mémoire présenté en vue de l’obtention de l’habilitation à

Mémoire présenté en vue de l’obtention de L’Habilitation à Diriger des Recherches Momentum et paradoxa : impacts du climat et de l’occupation des sols sur les aquifères au Sahel

Guillaume FAVREAU

Soutenue le 7 mai 2018 devant le Jury composé de :

Pr Benjamin NGOUNOU-NGATCHA, Univ. Ngaoundéré (Cameroun) – Président. Pr Hervé JOURDE, Univ. Montpellier (France) Dr Ing. Sara VASSOLO, BGR, Hanovre (Allemagne) Dr Jean-Martial COHARD, Univ. Grenoble-Alpes (France) Pr Cheikh Becaye GAYE, Univ. Cheikh Anta Diop, Dakar (Sénégal) – Rapporteur. Pr Pierre RIBSTEIN, Sorbonne Univ., Paris (France) – Rapporteur.

Does the white man understand our custom about land?

Chinua Achebe – Things fall apart, 1958 Photographie de couverture Vue aérienne de l’affleurement récent (début 2000s) de la nappe phréatique, résultant de la hausse piézométrique à long terme en réponse au déboisement à l’est de Niamey ; bassin hydrographique du fleuve Niger (2°49’32"E, 13°19’52"N). De nouveaux usages (cultures irriguées de saison sèche) compensent pour partie la perte subie de l’arboriculture de bas-fond traditionnelle (manguiers) et s’adaptent à un processus en cours de salinisation secondaire des eaux et des sols (Favreau et al., [2012]). Date : 13 décembre 2014, altitude / sol : 60 m, RGB (couleurs naturelles), drone "Ebee" (Bachir et al. [2016]).

Avant-propos « La HDR (habilitation à diriger des recherches) ne remplit pas aujourd’hui réellement son rôle de garantie de la qualité de l’encadrement doctoral. Elle se résume, dans un certain nombre de disciplines, à une simple compilation des travaux de recherche effectués au cours du début de carrière du chercheur. Ce diplôme ne permet ainsi pas réellement de juger des compétences d’un chercheur à encadrer des doctorants. En outre, l’HDR vient aujourd’hui en double emploi avec la qualification aux fonctions de professeur des universités et pose souvent des problèmes aux chercheurs étrangers. » « Je propose donc de supprimer le diplôme de la HDR introduit par la loi Savary de 1984 dans l’article L. 612-7 du Code de l’éducation. L’encadrement de doctorant sera ouvert à tous les chercheurs diplômés d’un doctorat et permettra ainsi de diminuer le nombre de doctorants encadrés par un même chercheur ». J.-Y. Le Deaut, 2013. Refonder l’université. Dynamiser la Recherche. Mieux coopérer pour réussir. 150 pp., Collection des rapports officiels, Paris, 2013. http://www.ladocumentationfrancaise.fr/var/storage/rapports-publics/134000040.pdf.

« Il avait fait alors une grande démonstration de sa découverte à un Congrès International d'Astronomie. Mais personne ne l'avait cru à cause de son costume (…). Heureusement (…) l'astronome refit sa démonstration (..) dans un habit très élégant. Et cette fois-ci tout le monde fut de son avis. »

Antoine de St Exupéry – Le petit Prince, 1943

http://www.ladocumentationfrancaise.fr/var/storage/rapports-publics/134000040.pdf

SOMMAIRE

Partie 1 – NOTICE INDIVIDUELLE

1- Curriculum Vitae 1- Situation actuelle 2- Thématique de recherche 3- Prix, distinction

2- Mobilités 1- Université de rattachement 2- Mobilités à l’international (2002-2017)

3- Contrats de Recherche 1- Contextes nationaux et internationaux 2- Projets sur financement national 3- Projets sur financements internationaux 4- Autres contributions à projet

4- Responsabilités et administration de la recherche 1- Administration et gestion de la recherche

1- Responsabilités scientifiques 2- Responsabilités administratives 3- Comités de recrutement

2- Expertise scientifique 1- Evaluation de projets de recherche nationaux 2- Evaluation de projets de recherche internationaux 3- Editeur Associé et relecture d’articles soumis à revue internationale à comité de Lecture

Partie 2 – ENCADREMENT DE TRAVAUX

1- Un focus sur l’encadrement au Sud 2- Co-direction d’étudiants en thèse de Doctorat 3- Co-direction d’étudiants en Master 2 (ou DEA) 4- Jury de Thèse (examinateur ou rapporteur) 5- Autres activités liées à la formation 6- Ecoles et stages de terrain

Partie 3 – LISTE DES PUBLICATIONS

1- Publications à revues à comité de lecture 1- Articles soumis à des revues à comité de lecture 2- Articles parus dans des revues à comité de lecture (indexées) 3- Chapitre d’ouvrages à comité de lecture (indexés) 4- Autres articles parus dans des revues à comité de lecture

2- Actes de conférences 1- Conférences, colloques, congrès, meetings, symposiums ou workshops

internationaux 1- Avec acte ou résumé publiés 2- Sans acte ou résumé publié

2- Conférences, colloques, congrès, meetings, symposiums ou workshops nationaux 1- Avec acte ou résumé publiés 2- Sans acte ou résumé publiés

3- Rapports de recherche

1- Rapports techniques avec comité de lecture 2- Rapports techniques sans comité de lecture 3- Rapports universitaires

4- Diffusion de la culture scientifique

1- Articles de vulgarisation 2- Supports de communication institutionnels (IRD)

1- Chapitre d’ouvrages de vulgarisation 2- Fiches d’actualité scientifique 3- Rapport d’activité 4- Journal "Sciences au Sud" 5- Actualités en lien avec la formation sur des sites institutionnels

3- Interventions ou sollicitations dans les médias 4- Conférences grand public (dont "Fêtes de la Science")

Partie 4 – PROJET DE RECHERCHE

1- Introduction : How representative ? …"

2- Aquifères des régions semi-arides : logique d’un intérêt scientifique 1- Interactions et rétroactions à l’échelle globale 2- Spécificités hydrogéologiques des milieux semi-arides

1- Paléo-recharge et recharge à faible fréquence 2- Endoréisme et processus de recharge localisés 3- Hydrogéoécologie et flux environnementaux 4- Sensibilité au changement global

3- Un focus sur les aquifères sahéliens

3- Paradoxes, momentum et seuil critique 1- "Land clearing, climate variability and water resources increase in semiarid SW

Niger: A review” (Favreau et al., [2009], reprint, en annexe). 2- Affleurement de la nappe : seuil critique et point de bascule 3- Un momentum hydrogéologique de portée globale

4- Conclusion et perspectives : quelques verrous à l’estimation de la

sensibilité des aquifères de milieu semi-aride 1- Processus de recharge et intensité des précipitations 2- Taux de renouvellement et qualité des eaux 3- Flux environnementaux et rétroactions

5- Références citées

Partie 1

NOTICE INDIVIDUELLE

___________________________________________________________ 1.1 - CURRICULUM VITAE ___________________________________________________________ Guillaume (Edouard, Thierry) FAVREAU Né le 5 mai 1973 à Cholet, France 1.1.1 - Situation actuelle - Adresse structurelle: Université de Montpellier, HydroSciences, cc. 57, 163 rue Auguste Broussonet, 34090 Montpellier, France. Courriel : [email protected] - Doctorat Université Paris-Sud / Orsay (2000). - CR1 IRD UMR 5569 HydroSciences Montpellier (HSM). Chargé de recherche (CR1) à l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) Affecté structurellement à l’Unité Mixte de Recherche Hydrosciences Montpellier (HSM) depuis avril 2002. 1.1.2 - Thématique de recherche

Impact de la variabilité climatique et de l’usage des sols sur la recharge des aquifères en milieu semi-aride. Mon programme de recherche consiste à quantifier et modéliser l’impact climatique ou anthropique sur l’évolution des aquifères de milieu semi-aride, dont les ressources en eau souterraine sont parmi les plus sensible au changement global. Cet objectif implique une approche pluri-outils et/ou pluridisciplinaire, afin de mieux contraindre les processus et le bilan des flux surface-souterrain. Mes sites de recherches privilégiés se situent actuellement en Afrique sub-saharienne ; en particulier, les grands aquifères sédimentaires sahéliens (bassin du lac Tchad, bassin des Iullemmeden…) constituent, de par leurs singularités hydrogéologiques (enregistrement de paléo-recharges, paradoxe de hausse du niveau des nappes phréatiques, singularités des processus d’acquisition de la salinité) et leur importance stratégique pour le développement régional, un objet de référence à long terme de mes investigations. Mots-clés : Aquifère libre, milieu semi-aride, géochimie isotopique, modélisation inverse, flux surface – souterrain. 1.1.3 - Prix, distinction - Prix d’Hydrogéologie 2001 "Jean Archambault" du comité national français de l’AIH. http://www.cfh-aih.fr/

mailto:[email protected]

http://www.cfh-aih.fr/

___________________________________________________________ 1.2 - MOBILITÉS ___________________________________________________________ 1.2.1 – Université de rattachement Chargé de recherche (CR1) à l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) - Avril 2002 – actuel – Université de Montpellier (II)

► Figure I - Carte localisation, numérotées par ordre chronologique, des mobilités effectuées à l’international (Laboratoires de recherche et projets sont détaillés ci-dessous). 1.2.2 - Mobilités à l’international (2002-2017)

Les mobilités sont listées ci-dessous par ordre chronologique, référencées géographiquement sur la Figure 1 et illustrée sous forme de chronogramme dans le Tableau 1.

1 - Août 2001 – mars 2002 – CSIRO Land & Water, Adelaïde, Glen Osmond SA 5064, Australie (Post-doctorat, sous la direction de P.G. Cook). ► Projet de recherche: "Flow regimes and environmental water requirements of the Daly River, Natural Heritage Trust (Environment Australia), 2000-2003". Une mission de terrain (Darwin, Northern Territory), octobre 2001.

► Publications associées : Cook P.G. et al. (2003) [article 3.1.2 (10)]; Favreau G. & Cook P. (2002; 2003) [proceedings 3.2.2.1 (3); 3.2.1.1 (8)]. 2 - Juillet 2004 – octobre 2004 – Direction Régionale de l’Hydraulique, BP 76, Diffa, Niger (mission de longue durée, IRD ; à l’invitation du Ministère de l’Hydraulique et de l’Environnement du Niger ; Dr A. Guéro). ► Projets de recherche : ACI – FNS ECCO/PNRH Lac Tchad : "Impact de la variabilité climatique et des activités anthropiques sur l’hydrologie du bassin du lac Tchad" (coordinateur) ► Publications associées : Seidel et al. (2004) ; Favreau et al. (2005) ; Boronina et al. (2005) ; Lemoalle et al. (2005) ; Delclaux et al. (2008) ; Zaïri et al. (2008) ; Leblanc et al. (2006a, b ; 2007). [articles 3.1.2 (14, 15, 17) ; 3.1.4 (4)] ; [proceedings 3.2.1.1 (10, 12, 13, 15, 29, 30); 3.2.2.1 (8)]. ► Encadrements : Master 1, I. Boukari (2004) ; thèse de doctorat, R. Zaïri (2008). 3 – Mai 2005 – septembre 2007 – IRD, représentation en Tunisie, 5 impasse Chehrazade BP 434, 1004 El Menzah 4, Tunis, Tunisie, en partenariat avec l’Institut National Agronomique de Tunisie, 43 avenue Charles Nicolle, Tunis 1082, Tunisie (expatriation, IRD ; dans le cadre de l’accord cadre IRD-INAT ; collègues : Pr J. Tarhouni (INAT), Dr S. Ben Ammar (CNSTN ; centre National des Sciences et Technologies Nucléaires). ► Projets de recherche : Mergusie 2 "Merguellil : Ressources, Gestion, Usages Intégrés de l’Eau" (programme franco-tunisien, responsable pour HSM) ; Aquastress "Mitigation of Water Stress through new Approaches to Integrating Management, Technical, Economic and Institutional Instruments" (6th EU Framework Programme). ► Publications associées : Favreau et al. (2006) ; Leduc et al. (2007) ; Ben Ammar et al. (2008, 2009) ; [articles 3.1.2 (19) ; 3.1.4 (6)] ; [proceedings 3.2.1.1 (22, 31)]. ► Encadrements : Master 2, N. Jebnoun (2006) ; Thèse de doctorat, R. Zaïri (2008). 4 - Mai à juin 2006 – Monash University, School of Geosciences, Clayton 3800, Melbourne, Australie (séjour invité : Dr M.J. Leblanc ; Monash Univ.). ► Projet de recherche : Arc Discovery project (Australie) “Effective management of water resources in semiarid regions using remote sensing: Murray Basin, Lake Chad basin” (Co-I). ► Publications associées : Leblanc et al. (2006a, 2006b ; 2007) ; Favreau et al. (2006, 2008) ; Tweed et al. (2011). [articles 3.1.2 (14, 17, 21, 33)] ; [proceedings 3.2.1.1 (23, 26)]. 5 – Mai à août 2008 – Bureau of Economic Geology, Jackson School of Geosciences, University of Texas at Austin, Austin, TX 78713, USA. (Mission de Longue Durée, IRD ; à l’invitation de B. Scanlon). ► Projet de recherche (ou initiatives qui en sont issu) : "GroFutures" ; "Chronicle Consortium" (IGRAC) ► Publications associées : Favreau et al. (2008, 2009, 2010) ; Favreau (2011) ; Ibrahim et al. (2010, 2014) ; Reedy et al. (209) ; Scanlon et al (2010) ; Longuevergne et al. (2012) [articles 3.1.2 (27, 44)] [Proceedings 3.2.1.1 (40, 44, 59, 76, 90) ; 3.2.2.1 (12)].

6 - Décembre 2008 à octobre 2011 – Université Abdou Moumouni, Faculté des Sciences & Techniques, Département de Géologie, Campus universitaire Rive droite, 10662 Niamey, Niger (expatriation, IRD ; à l’invitation de Y. Nazoumou). ► Projets de recherche : GTZ “Ressources en eau dans la region de Tillabéri – Potentiel de mise en valeur par l’agriculture irriguée”; Système National d’Observation « Amma-Catch » ; ANR SAHELP: « Sahara and Sahel, Lessons from the past » (co-I). ANR GHYRAF: « Gravité et Hydrologie en Afrique» (responsable de site). ► Publications associées : Pfeffer et al. (2013) ; Favreau et al. (2012) ; Nazoumou et al. (2016) ; Boubakar Hassane et al. (2016). ► Encadrements : Masters : Jenny Martinsson (2009 ; Polytech’Montpellier / Univ. Lünd), Abdoulaye Baba (2011 ; Univ. A.M. Niamey), Fatoumata Sidibé (2011 ; 2iE, Ouagadougou) ; Doctorants : Maman Sani Abdou Babaye (2008-2012 ; Univ. Liège, Belgique), Julia Pfeffer (2008-2011 ; Univ. Strasbourg), Maïmouna Ibrahim (2009-2013 ; Univ. Montpellier). 7 - Octobre à novembre 2014 & 2015 – Département des Sciences de la Terre, Faculté des Sciences, Université de Ngaoundéré, BP 454, Ngaoundéré, Cameroun (Missions de Longue Durée, IRD, deux fois 2 mois ; à l’invitation de Pr. Benjamin Ngounou Ngatcha). ► Projets de recherche : Laboratoire Mixte International Picass’eau (IRD): Prédire l’impact du climat et des usages sur la ressource en eau souterraine en Afrique Sub-Saharienne (co-porteur) ; "Grofutures", "Geoscientists without Borders : Development of Fresh Groundwater Use in Douala, Cameroon" (Co-Pi). ► Publications associées : Ngounou-Ngatcha B. & Favreau G. (2015), Kemgang et al. (2015), Goni et al. (2015) ; Boucher et al. (2016). ► Encadrements : Doctorants : V Mvondo (2013-2017), S Kemgang (2013-2017).

► Tableau I – Chronogramme et tableau des mobilités effectuées dans le cadre de la succession de projets de recherche menés en partenariat avec différentes institutions et universités à l’International.

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___________________________________________________________ 1.3 - CONTRATS DE RECHERCHE ___________________________________________________________ 1.3.1 – Contextes nationaux et internationaux

Les fonds pour la recherche en hydro(géo)logie en Afrique subsaharienne (ASUB) sont à la fois nombreux, variés, mais aussi largement tributaires de pays contributeurs extérieurs ; de facto, les thématiques priorisées, et les méthodes appliquées le domaine de la recherche hydrologique sont pro-parte développées en dehors de l’ASUB [Hughes et al., 2015]. Cette externalité des questions de recherche peut poser problème du fait que à la fois la dynamique des changements globaux et les processus des zones semi-arides sont variables dans le temps et l’espace, et nécessitent une réflexion spécifique à chaque zone d’étude. Le partenariat étroit avec les collègues des Universités d’ASUB, dès la rédaction des projets de recherche, s’est imposé comme une clé dans la réussite des projets listés ci-dessous.

Pour ce qui concerne la thématique du changement global et de son impact sur les ressources en eau souterraine, la majorité des fonds disponibles en France ou en Europe ne sont pas accessibles au financement de la recherche en ASUB (e.g., fonds régionaux français, ANRs, projets européens) et/ou ne permettent pas le co-financement des recherches menées par des collègues des pays où sont menées nos recherches (eg., AO ANR) ; pour la majorité des projets, l’abondement par d’autres sources de co-financement (eg., fonds propres de l’IRD) a donc été nécessaire.

Une veille programmatique spécifique et des stratégies d’opportunité nées sur les

terrains de recherche, sur des questions à l’intersection des domaines du développement (e.g., ONGs) de la formation (e.g., fondations) ou sur des objets à forts enjeux de géopolitique régionale ou globale (e.g., organismes de bassin internationaux ; Commission du Bassin du Lac Tchad) ont permis de mener à bien les recherches en partenariat ci-dessous listées. D’autres grands pays européens ont développé des programmes spécifiques sur la question du développement de la connaissance de la ressource en eau souterraine en Afrique Sub-Saharienne (ASS) (exemples: Royaume-Uni via le programme UPGRO ; Allemagne (BGR) auprès des agences de bassin – CBLT, ABN ; Pays Bas – programme Via Water d’appui au secteur de l’eau de plusieurs pays en ASS). La France n’a jusqu'à présent pas de programme scientifique spécifique dédié à ce sujet.

Les financements obtenus sont illustrés sous forme de "flux de financement", et listés par ordre chronologique, en Figure 1 ci-dessous et détaillées dans les paragraphes 1.3.2 et 1.3.3.

► Figure II - Carte des principaux contrats co-obtenus (PI, Co-PI, Co-I ou participant), numérotées par ordre chronologique (Bailleurs et projets sont détaillés ci-dessous). 1.3.2 – Projets sur financement national

- PLANET ACTION / Spot images – Astrium: 2013-2015, fourniture gracieuse d’images de télédétection haute résolution (Pléiades) pour ONGs. Participant, responsable pour l’IRD.

- FFEM : Projet du Fonds Français de l’Environnement Mondial (FFEM) au bénéfice de la Commission du Bassin du Lac Tchad (CBLT) intitulée : “Préservation du Lac Tchad : contribution à la stratégie de développement du Lac”, confié à l’IRD. Participation en tant qu’expert à la composante 1 intitulée : “Synthèse des connaissances et définition des contraintes de gestion et indicateurs de suivi” (2012-2013 ; expertise collégiale) et à la composante 2 “Fiabilisation / complément du modèle existant par la mise en place d’un modèle hydrogéologique” (2012-2016, co-porteur pour l’IRD).

- ANR Blanche "Ghyraf: gravimetry and hydrology in Africa" (2008-2011). Participant, responsable de site instrumental (site Amma-catch Niger). - ANR Vulnérabilité "SAHELP: Sahara and Sahel, lessons from the past (2007-2009). Coordinateur du volet "hydrologie". - ANR Banche "ISOTROPIC" (2011-2014) : "Apport des isotopes stables de l’eau pour l’évaluation et la compréhension des changements de précipitation passées futures dans les tropiques ". Participant.

- PNRH - Caractérisation géochimique de l’infiltration vers la nappe phréatique en zone semi-aride (application au sud-ouest nigérien). Co-initiateur du projet. (2001 – 2002).

• ACI/FNS ECCO-PNRH - Impact de la variabilité climatique et des activités

anthropiques sur l’hydrologie du bassin du lac tchad » (coordinateur du projet) (2003-2005).

• ACI / FNS ECCO-PNRH - Evaluation des termes du bilan hydrologique sur le bassin versant de la Donga par mesure et modélisation, ORE AMMA CATCH. (coordinatrice : S. Galle). (2003-2005). Participant.

1.3.3 – Projets sur financements internationaux

- Consortium UPGRO – GroFutures (NERC – DFID, UK) : GroFutures: Groundwater Futures in Sub-Saharan Africa. Co-PI (Grant Holder pour l’IRD). http://www.grofutures.org (2015-2019)

- Co-chair de l’initiative The Chronicles Consortium de l’IGRAC (Unesco). http://www.un-igrac.org/special-project/chronicles-consortium

- Geoscientists Without Borders / SEG (2014-2017) Development of Fresh Groundwater Use in Douala, Cameroon (Co-Pi). http://www.seg.org/web/foundation/programs/geoscientists-without-borders/projects/cameroon

- AMMA –CATCH, système d’observation (2011- en cours). http://www.amma-catch.org. PI sur les sites du Niger et du Mali pour le volet Hydrogéologie.

- ARC Discovery project – “Effective Management of Water Resources in Semiarid regions using remote sensing”. Monash University, Melbourne, Australie (2006 – 2008). Participant.

- AQUASTRESS "Merguellil : Ressources, Gestion, Usages Intégrés de l’Eau". Projet franco-tunisien (2005 – 2007). (6e PCRD). Responsable de site HSM.

- AMMA EU (2005-2009) : Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine (6e PCRD). Participant, sites Niger et Bénin.

1.3.4 – Autres contributions à projet

- IWMI / groundwaters : Rockefeller Foundation through Project Number 2008-AGR-305, "Groundwater in Sub-Saharan Africa: Implications for Food Security and Livelihoods". (2008-2013)

- Projet franco-tunisien "MERGUSIE 2" Merguellil : Ressources, Gestion, Usages

Intégrés de l’Eau. Responsable de chantier pour l’UMR Hydrosciences. (2005 –2007).

- Projet FSP RIPIECSA : "Recherches Interdisciplinaires et Participatives sur les Interactions entre les Ecosystèmes, le Climat et les Sociétés en Afrique de l'ouest" (2007-2011), Univ. Ngaoundéré (Cameroun) : "Impact des fluctuations climatiques et de la pression anthropique sur le fonctionnement hydro-sédimentaire et hydrogéologique du bassin versant du Mayo Tsanaga, Nord-Cameroun, Bassin du lac Tchad". Contributeur.

- Projet AUF-IRD au Tchad sur « étude de l’impact des activités socio-économiques

et industrielles sur l’environnement et la qualité des eaux de surface et souterraines du système Chari-Logone au Tchad". Contributeur.

http://www.grofutures.org/

http://www.un-igrac.org/special-project/chronicles-consortium

http://www.seg.org/web/foundation/programs/geoscientists-without-borders/projects/cameroon

http://www.seg.org/web/foundation/programs/geoscientists-without-borders/projects/cameroon

http://www.amma-catch.org/

http://www.amma-catch.org/

___________________________________________________________ 1.4 - RESPONSABILITÉS ET ADMINISTRATION DE LA RECHERCHE ___________________________________________________________ 1.4.1 - Administration et gestion de la Recherche 1.4.1.1 - Responsabilités scientifiques - Membre élu du Conseil Scientifique de l’IRD (2017-2021). http://www.ird.fr/l-ird/l-organigramme/instances-et-comites/le-conseil-scientifique - Membre élu de la Commission Scientifique Sectorielle « Sciences Physiques et chimiques de l’environnement planétaire de l’IRD (2008-2012) ». http://www.ird.fr/l-ird/l-organigramme/instances-et-comites/les-commissions-scientifiques-sectorielles

► Figure III – Organigramme de l’Unité HydroSciences Montpellier et responsabilités dans les axes de recherche (IV) et le Conseil Scientifique de l’Unité (2011-2014).

- Co-animateur de l’axe de recherche "Mécanismes du cycle hydrologique, transferts et interactions surface-atmosphère" du quadriennal passé de l’UMR HydroSciences Montpellier (2011-2014) ; à ce titre, membre du conseil scientifique de l’UMR HSM. - Membre, au titre de l’UMR HydroSciences, du comité de gestion de l’appareillage géophysique « RMP » (Résonance Magnétique des Protons) de l’IRD. 1.4.1.2 - Responsabilités administratives - Evaluateur délégué à HydroSciences Montpellier pour Mme Monique Oï, Technicienne (2006-2009) puis Assistante Ingénieure (2010-2016) de la recherche (Tunisie, Niger, France). - Membre élu suppléant (2012-2016) puis titulaire (2016-2018) du Comité Technique d’Etablissement Public de l’IRD (2012-2018). https://intranet.ird.fr/organisation-de-l-ird/instances/instances-consultatives-administratives/ctep - Membre élu suppléant de la Commission Administrative Paritaire no. 2 « chargé de recherche de 2e classe » de l’IRD (2004-2008). http://www.ird.fr/l-ird/elections/anciens-scrutins/commissions-administratives-paritaires-cap - Représentant par intérim de la représentation de l’IRD en Tunisie du 31 Juillet au 18 Août 2006 (décision DG. no 06S171 du 11/07/06).

http://www.ird.fr/l-ird/l-organigramme/instances-et-comites/le-conseil-scientifique

http://www.ird.fr/l-ird/l-organigramme/instances-et-comites/le-conseil-scientifique

http://www.ird.fr/l-ird/l-organigramme/instances-et-comites/les-commissions-scientifiques-sectorielles

http://www.ird.fr/l-ird/l-organigramme/instances-et-comites/les-commissions-scientifiques-sectorielles

https://intranet.ird.fr/organisation-de-l-ird/instances/instances-consultatives-administratives/ctep

https://intranet.ird.fr/organisation-de-l-ird/instances/instances-consultatives-administratives/ctep

http://www.ird.fr/l-ird/elections/anciens-scrutins/commissions-administratives-paritaires-cap

http://www.ird.fr/l-ird/elections/anciens-scrutins/commissions-administratives-paritaires-cap

1.4.1.3 - Comités de recrutement

- Participation au comité de recrutement par entretiens individuels d’un(e) volontaire civile international(e) de niveau 3e cycle universitaire (DEA, DESS) pour l’UMR HSM à l’IRD de Niamey, Niger (mai 2005-avril 2006).

- Participation au comité de recrutement d’un technicien de la recherche à la représentation de l’IRD en Tunisie (novembre 2006).

1.4.2 - Expertise scientifique 1.4.2.1 - Expertise de projets de recherche nationaux

institution objectifs année montant domaine

BEST (bourse d’excellence)

BST (bourse de soutien de thèse)

2008, 2009, 2010

2 à 3 années de

bourse

Hydrogéologie, hydrométéorologie

Projet de recherche

2014-2015 ~×10k€ Hydrologie

Projet de recherche 2016 ~×10k€ Hydrologie, paléo

Risques naturels et

environnementaux

AAP 2017 ~×10k€

Hydrologie, hydrogéologie,

traceurs

Fonds de solidarité prioritaire du

MAEE

2009-2010

~50-100 k€

Hydrologie, sédimentologie Hydrogéologie

► Tableau II – Caractéristiques des expertises de projets de recherche nationaux. 1.4.2.2 – Expertise de projets de recherche internationaux

institution objectifs année Montants domaine

Post-évaluation 2005 - hydrogéologie

Int. Res. collaboration [The

Leverhulme - Royal Society Africa Award]

2010 ~102 k€ Hydrologie

Fonds national de la Recherche Sci.

[Belgique]

2015 2017 - Hydrologie,

Hydrogéologie

New delta initiative 2015 2017 10-102 k€ Hydrogéologie

► Tableau III – Caractéristiques des expertises de projets de recherche internationaux.

1.4.2.3 – Editeur associé et relecture d’articles soumis à revue internationale à comité de Lecture

Une cinquantaine de relectures d’articles pour une quinzaine de revues à comité

de lecture, de rangs principalement Q1 à Q2 (quelques-uns, une demi-douzaine, non référencées, à comités de lecture nationaux ou régionaux) ont été réalisées. Les cas d’études, principalement spécifiques à un site ou à un aquifère, se répartissent sur l’ensemble du globe. Pour environ les 2/3 d’entre elles, ces revues concernent des sites de milieu semi-aride, le plus souvent pour des techniques ou méthodes issues de la géochimie. Une vingtaine ont été réalisées pour la revue Hydrogeology Journal (revue officielle de l’AIH), pour laquelle j’ai œuvré en tant qu’éditeur associé sur la période 2008-2012, avec pour responsabilité la gestion de 4 à 8 articles par an, requérant la rédaction d’un avis motivé synthétique à l’attention du « Managing Editor », après obtention de 2 à 3 avis de relecteurs externes.

► Figure IV - Articles reviewés et/ou supervisés en tant qu’éditeur associé (Hydrogeology Journal, 2008-2012), pour les études de cas spécifiques.. Deux tiers des relectures ont concerné i) différentes régions de milieu semi-aride, à l’échelle globale, et ii) des travaux de recherche utilisant les traceurs de l’environnement pour contraindre le bilan des flux hydriques surface-souterrain.

Partie 2

ENCADREMENT DE TRAVAUX

2.1 – Un focus sur l’encadrement au Sud Le besoin de formation à la recherche d’étudiants ressortissants des pays des « Suds » a été souligné à de nombreux niveaux ; Pour la recherche française, la réflexion produite par l’Académie des Sciences de Paris daté de 2006 et intitulé "Sciences et pays en développement – Afrique subsaharienne francophone" (coordination : F Gros et al., en accès libre à : http://www.documentation.ird.fr/hor/fdi:010041184) constitue un marqueur durable. Dans ce document, est souligné tout l’intérêt de co-encadrements en co-tutelle, afin de partager expertises scientifiques et assoir la pertinence des recherches et assurer l’avenir des doctorants ou "mastorants" formés à la recherche et par la recherche.

Au-delà du périmètre francophone, les mêmes constats sont opérants ; par exemple, dans un éditorial à la revue (au mode d’accès libre) Hydrology and Earth System Sciences, intitulé « Hydrological education and training needs in sub-Saharan Africa: requirements, constraints and progress », Hughes (2012) note également ce besoin de constitution de réseaux pour établir une masse critique d’expertise en hydrologie – devenue d’autant plus cruciale dans un contexte hydrologique en plein bouleversement sous l’effet des changements climatiques et environnementaux, générateurs de risques comme d’opportunités.

Au cours des quinze dernières années (2002-2017) qui constituent le focus temporel de ce mémoire, Les co-encadrements menés ont visé à contribuer à renforcer la formation d’étudiants inscrits ou ayant effectué leur formation au Sud : 12 étudiants de master, 8 doctorants. Parmi ceux-ci, sept doctorants ou M2 co-encadrés ont poursuivi une carrière académique et sont maintenant dans des Institution de recherche ou des Universités du Burkina (1), de Côte d’Ivoire (1), du Niger (3) ou française (2).

2.2 – Co-direction d’étudiants en thèse

La liste ci-dessous détaille par sujet et ordre chronologique les étudiants encadrés sur la période 2002-2016. La symbolique est précisée selon le code suivant : # encadrant principal **co-encadrant, * participation à l’encadrement, $ participation au jury de soutenance (thèses de doctorat).

Les doctorants avec co-publication en premier auteur (publiée ou acceptée) dont la rédaction a très largement bénéficié de notre expertise rédactionnelle sont soulignés par : "►" (cf. également, liste des publications, §. 3.1). Ceux ou notre apport a été d’ordre moindre sont notés par ">". • ► Sylvain Massuel (2002-2005 ; Univ. Montpellier)* "Evolution récente de la ressource en eau consécutive aux changements climatiques et environnementaux du sud-ouest Niger. Modélisation des eaux de surface et souterraines du bassin du kori de Dantiandou sur la période 1992-2003." • ►Bamory Kamagaté (2003-2006 ; Univ. Montpellier)**,$ "Approches hydrodynamique et géochimique des flux surface-souterrain sur le bassin de la Donga, nord Bénin". • > Rim Zaïri (2004-2008 ; Univ. Montpellier)**,$

http://www.documentation.ird.fr/hor/fdi:010041184

"Géochimie et hydrodynamique des eaux souterraines dans le bassin du lac Tchad" • ►Mathieu Le Coz (2007-2010 ; Univ. Montpellier)**

"Modélisation hydrogéologique de dépôts hétérogènes : L’alluvium de la Komadougou Yobé (bassin du lac Tchad, sud-est nigérien)"

• ►Aïssata Boubakar Hassane (2004-2010 ; Univ. A.M. Niamey, Niger)*,$ "Aquifères superficiels et profonds et pollution urbaine en Afrique : cas de la communauté urbaine de Niamey (Niger)". • ►Maman Sani Abdou Babaye (2008-2012 ; Univ. Liège, Belgique)*,$ "Evaluation des ressources en eau souterraine dans le bassin de Dargol (Liptako – Niger)." • > Julia Pfeffer (2008-2011 ; Univ. Strasbourg)*,$ "Etude du cycle de l’eau en Afrique sahélienne : Approche multidisciplinaire et apport de la gravimétrie terrestre et spatiale" • ►Maïmouna Ibrahim (2009-2013 ; Univ. Montpellier)**,$. "Impacts des changements d’usage du sol sur les ressources en eau souterraine au Sahel nigérien"

2.3 - Co-direction d’étudiants en master 2 (ou DEA)

(même légende des symboles qu’en 2.2) • Geoffrey Chantry (2003 ; Univ. Avignon)# "Estimation des taux de recharge de nappe en zone semi-aride par la méthode du bilan des chlorures (CMB) : Impact de la variabilité spatio-temporelle des teneurs en Cl- dans les précipitations et application à deux grands bassins sédimentaires au Sahel". • Mariam Sou (2004 ; Univ. Paris Sud)# "Géochimie de la nappe du CT sur des sites à minéralisation fluctuante au Niger : éléments majeurs, éléments traces et isotopes des sulfates" • Nessim Jebnoun (2006 ; INAT, Tunis)# "variabilité spatio-temporelle de traceurs géochimiques des nappes libres de la plaine de Kairouan, Tunisie" • Maïmouna Ibrahim (2008; Univ. Montpellier)**

"Modélisation des flux thermiques eau de surface-eau souterraine : application aux mares endoréiques du sud-ouest du Niger"

• Jenny Martinsson (2009 ; Polytech’Montpellier / Univ. Lünd)** "Changes in the course of the Komadougou Yobé during the 20th century" (cf. Figure VB) • Abdoulaye Baba (2011 ; Univ. A.M. Niamey)#

"Approche méthodologique pour l’étude du fonctionnement de la mare de Kokorou sans le Liptako-Gourma" • Fatoumata Sidibé (2011 ; 2iE, Ouagadougou)** "Etude d’impact socio-économique de la remontée de la nappe phréatique dans le basin des Iullemmeden au sud-ouest du Niger" • Timothée Le Guellec (2012 ; Univ. Paris Sud)# "Origine de la salinité de la nappe phréatique en bordure sud du Lac Tchad : éléments de réponse à l’aide de traceurs géochimiques de l’environnement" • Aline Hubert (2014 ; 2iE – Univ. Paris 6)# "Télédétection haute résolution et hydrogéologie en pays Dogon" • Sandra Mejia Pesantez (2014 ; Univ. Montpellier)** "Interaction surface-souterrain sur la zone du Lac Tchad" • Abdoulaye Diallo (2015 ; Univ. Poitiers)#. "Modélisation de l’impact pluri-décennal du retrait du Lac Tchad sur le bilan hydrique de l’aquifère sédimentaire infra-lacustre : nouvelles contraintes, nouveaux calages" 2.4 Jury de Thèse (examinateur ou rapporteur) - Membre (7 ; cf. supra) ou rapporteur (3) de jury de thèse (2006-2016, Universités : Avignon, Montpellier, Grenoble, Strasbourg, Rennes, Niamey, Liège, Twente). - 17 Juillet 2015: “Integration of hydrogeophysics and remote sensing with coupled hydrological models”. Thèse de M A P Francés, University of Twente, Pays-Bas, Rapporteur. - 28 novembre 2014: "Impacts des variations du lac Tchad sur les activités socio-économiques des pêcheurs de la partie nigérienne". Thèse de Mme H. Kiari Fougou, Université A.M. de Niamey, Niger, Rapporteur. - 22 novembre 2013 : "Hydrogéologie des zones de faille du socle cristallin : implications en terme de ressources en eau pour le Massif Armoricain". Thèse de M C. Roques, Université de Rennes 1, Rapporteur. 2.5. Autres activités liées à la formation académique • Participation au jurys de sélection de master Eau (Univ. Montpellier, 2012-2014 ;

Univ. A.M. Niamey, 2010) • Organisation ponctuelle de séminaires d’enseignement (e.g., en 2005, Invitation de

M. Sou (doctorante EIER, Ouagadougou, Burkina-Faso) pour restitution de ses travaux de Maîtrise (Univ. Montpellier II) et DEA (Univ. Paris 11) aux étudiants en Licence des Sciences de la Terre, département de Géologie, Université Abdou Moumouni, Niamey, Niger. (en collaboration avec Dr. Y. Nazoumou).

• Participation à jury de Master, Faculté des Sciences de Tunis, département de Géologie (2005)

• Participation à comité de thèse invité, Institut National Agronomique de Tunisie, département Ressources en Eau)

2.6. Ecoles et stages de terrain 19–30 Janvier 2015 & 20–31 mai 2016 - Co-organisation d’une formation internationale en géophysique de sub-surface à Douala sur co-financement de la fondation Geoscientists Without Borders (avec B Ngounou Ngatcha, M Boucher, JJ Lee, IB Goni). 10 étudiants, provenant d’Universités de 4 pays de la sous-région. (cf. Fig. VA). A

B

► Figure V – A) Exemple d’école de terrain internationale (USA-France-Cameroun-Nigéria-Niger-Bénin) co-portée au Cameroun, en géophysique et géochimie de sub-surface (mai 2016) B) dans le bassin du Lac Tchad, frontière Niger-Nigéria, enquêtes de terrain sur l’hydraulique de la Komadougou (J. Martinsson, 2009, Univ. Lünd, Suède / IRD / Univ. A.M. Niamey, Niger).

Partie 3

LISTE DES PUBLICATIONS

___________________________________________________________ 3.1 - PUBLICATIONS À REVUES À COMITÉ DE LECTURE ___________________________________________________________

H – Index (nov. 2017) = 20 Citation moy. par article (11/2017) = 23

Nombre de citations : ∑ = 1304 ; sans auto-citation, ∑ = 1075

Total des publications par année Nombre de citations par année

• L’ensemble des articles à comité de lecture est accessible sur le site Hal-IRD http://hal.ird.fr/

• http://orcid.org/0000-0001-7358-9301

• http://www.researcherid.com/rid/A-7573-2008

• Les articles sont numérotés et présentés par ordre anté-chronologique. • Ceux numérotés en gras ont été analysés en termes de citations en Figure 6. • Catégorie d’article : e.g., [Article / Communication] : [Type de publication, selon

Web of Science / Type de publication, selon la revue]. • [IF]: Impact Factor de la revue (année 2016, diffusion 2017). • [Q1 / Q2 / Q3 / Q4] : Quartile du rang en terme de citations des articles de la

revue dans son (ou ses) catégorie(s) de référencement (année 2016, diffusion 2017).

• * : auteur correspondant de l’article.

• * : Etudiant·e de Master (ou DEA) co-auteur·e. • ** : doctorant·e en premier·e auteur·e. • ***: post-doctorant·e en premier·e auteur·e.

http://hal.ird.fr/

http://orcid.org/0000-0001-7358-9301

3.1.1 - Articles soumis à des revues à comité de lecture (indexées “Web of Science core collection”)

(2) ABDOU BABAYE M.S.**, ORBAN P., OUSMANE B., FAVREAU G., BROUYÈRE S.,

DASSARGUES A. Characterisation of recharge mechanisms in a Precambrian basement aquifer in semi-arid South-West Niger. Hydrogeology Journal (accepté, sous réserve de révisions mineures, octobre 2017; Topical Collection “Observed Storage Changes in African Aquifers and their Implications for Sustainable Water Resources Management”) [IF: 2,109; Q2].

(1) TAYLOR R., FAVREAU G., SCANLON B., VILLHOLTH K., TAMIRU A. Observed changes in groundwater storage across Africa. Hydrogeology Journal (Essai, soumis, 2017; Introduction to the Topical Collection “Observed Storage Changes in African Aquifers and their Implications for Sustainable Water Resources Management”). [IF: 2,109; Q2].

3.1.2 - Articles parus dans des revues à comité de lecture (indexées “Web of

Science core collection”) (49) NAZOUMOU Y., FAVREAU G., ADAMOU M.M., MAINASSARA I.* (2016) La petite

irrigation par les eaux souterraines, une solution durable contre la pauvreté et les crises alimentaires au Niger? Cahiers Agricultures, 25, 1, 15003, doi: 10.1051/cagri/2016005. [Article / Research Article] [IF: 0,318; Q4].

(48) BOUBAKAR HASSANE A.**, LEDUC C., FAVREAU G., BEKINS B., MARGUERON T. (2016) Impacts of a large Sahelian city on groundwater hydrodynamics and quality: example of Niamey (Niger). Hydrogeology Journal, 24, 2, 407-423, doi: 10.1007/s10040-015-1345-z. [Article / Report] [IF: 2,109; Q2].

(47) VELLUET C.***, DEMARTY J., CAPPELAERE B., BRAUD I., ISSOUFOU H.B.A., BOULAIN N., RAMIER D., MAÏNASSARA I., CHARVET G., BOUCHER M., CHAZARIN J.P., OÏ M., YAHOU H., MAIDAJI B., ARPIN-PONT F., BENARROSH N., MAHAMANE A., NAZOUMOU Y., FAVREAU G., SEGHIERI J. (2014) Building a field- and model-based climatology of local water and energy cycles in the cultivated Sahel – annual budgets and seasonality. Hydrology and Earth System Sciences, 18, 12, 5001-5024, doi: 10.5194/hess-18-5001-2014. [Article / Research Article] [IF: 4,437; Q1].

(46) TREMOY G.**, VIMEUX F., SOUMANA S., SOULEY I., RISI C., FAVREAU G., OÏ M. (2014) Clustering mesoscale convective systems with laser-based water vapor delta O-18 monitoring in Niamey (Niger). Journal of Geophysical Reasearch Atmospheres, 119, 9, 5079-5103, doi: 10.1002/2013JD020968. [Article / Research Article] [IF: 3,454; Q1].

(45) CRAMPON M.**, COPARD Y., FAVREAU G., RAUX J., MERLET-MACHOUR N., LE COZ M., IBRAHIM M., PEULON-AGASSE V., PORTET-KOLTALO F. (2014) Occurrence of 1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridinium (Paraquat) in irrigated soil of the Lake Chad Basin, Niger. Environmental Science and Pollution Research, 21, 18, 10601-10613, doi: 10.1007/s11356-014-3064-8. [Article / Research Article] [IF: 2,741; Q2].

(44) IBRAHIM M.**, FAVREAU G., SCANLON B., SEIDEL J.L., LE COZ M., DEMARTY J., CAPPELAERE B. (2014) Long-term increase in direct groundwater recharge following cultivation in the Sahel, West Africa. Hydrogeology Journal, 22, 6, 1293-1305, doi: 10.1007/s10040-014-1143-z. [Article / Paper] [IF: 2,109; Q2].

(43) DESCLOITRES M., CHALIKAKIS K., LEGCHENKO A., MOUMOUNI A., GENTHON P., FAVREAU G., LE COZ M., BOUCHER M., OÏ M. (2013) Investigation of groundwater resources in the Komadugu Yobe valley (Lake Chad Basin, Niger) using MRS and TDEM methods. Journal of African Earth Sciences, 87, 71-85, doi: 10.1016/j.jafrearsci.2013.07.006. [Article / Original Research Article] [IF: 1,420; Q3].

(42) PFEFFER J.**, CHAMPOLLION C., FAVREAU G., CAPPELAERE B., HINDERER J., BOUCHER M., NAZOUMOU, Y., OÏ, M., MOUYEN, M., HENRI, C., LE MOIGNE, N., DEROUSSI, S., DEMARTY, J., BOULAIN, N., BENARROSH, N., ROBERT, O. (2013) Evaluating surface and subsurface water storage variations at small time and space scales from relative gravity measurements in semiarid Niger. Water Resources Research, 49, 6, 3276-3291, doi: 10.1002/wrcr.20235, 2013. [Article / Regular Article] [IF: 4,397; Q1].

(41) TOROU B.M., FAVREAU G., BARBIER B., PAVELIC P., MAHAMADOU I., SIDIBÉ F.* (2013) Constraints and opportunities for groundwater irrigation arising from hydrologic shifts in the Iullemmeden Basin, south-western Niger. Water International, 38, 4, 465-479, Special Issue "Sustainable Groundwater Development for Improved Livelihoods in Sub-Saharan Africa, Part 1", doi: 10.1080/02508060.2013.817042. [Article / Research Article] [IF: 1,538; Q2, Q3].

(40) LE COZ M.**, FAVREAU G., DAOUDA OUSMANE S. (2013) Modeling increased groundwater recharge due to change from rainfed to irrigated cropping in a semiarid region. Vadose Zone Journal, 12, 2, doi:10.2136/vzj2012.0148. [Article / Original Research] [IF: 1,932; Q2].

(39) PAVELIC P., SMAKHTIN V., FAVREAU G., VILLHOLTH K.G. (2012) Water-balance approach for assessing potential for smallholder groundwater irrigation in Sub-Saharan Africa. Water SA, 38, 3, 399–405, Special Issue "International Conference on Groundwater - Our Source of Security in an Uncertain Future, Pretoria, South Africa, Sept. 19-21, 2011", doi: 10.4314/wsa.v38i3.5. [Article; Proceedings Paper / Original Research Article] [IF: 0,958; Q3].

(38) TREMOY G.**, VIMEUX F., MAYAKI S., SOULEY I., CATTANI O., RISI C., FAVREAU G., OÏ M. (2012) A 1-year long δ18O record of water vapor in Niamey (Niger) reveals insightful atmospheric processes at different timescales. Geophysical Research Letters, 39, 8, L08805, doi: 10.1029/2012GL051298. [Article / Letter] [IF: 4,253; Q1].

(37) BOUCHER M.***, FAVREAU G., NAZOUMOU Y., CAPPELAERE B., MASSUEL S., LEGCHENKO A. (2012) Constraining groundwater modeling with magnetic resonance soundings. Ground Water, 50, 5, 775-784, doi: 10.1111/j.1745-6584.2011.00891.x. [Article / Research Paper] [IF: 2,067; Q2].

(36) HINDERER J., PFEFFER J., BOUCHER M., NAHMANI S., DE LINAGE C., BOY J.P., GENTHON P., SÉGUIS L., FAVREAU G., BOCK O., DESCLOITRES M., and the GHYRAF team (2012) Land water storage changes from ground and space geodesy: first results from the GHYRAF (gravity and hydrology in Africa) experiment. Pure and Applied Geophysics, 169, 8, 1391-1410, Special Issue "Deformation and Gravity Change: Indicators of Isostasy, Tectonics, Volcanism and Climate Change, Volume III”, doi: 10.1007/s00024-011-0417-9. [Article / Original Paper] [IF: 1,591; Q3].

(35) TREMOY G.**, VIMEUX F., CATTANI O., MAYAKI S, SOULEYE I., FAVREAU G. (2011) Water vapor isotope ratios measurements with Wavelength-Scanned Cavity Ring-Down Spectroscopy (WS-CRDS) technology: new insights and important caveats for deuterium excess measurements in tropical areas in comparison with isotope-ratio mass spectrometry (IRMS). Rapid Communications in Mass Spectrometry, 25, 23, 3469-3480, doi: 10.1002/rcm.5252. [Article / Research article] [IF: 1,998; Q2, Q3].

(34) MASSUEL S.***, CAPPELAERE B., FAVREAU G., LEDUC C., LEBEL T., VISCHEL T. (2011) Integrated surface water - groundwater modelling in the context of increasing groundwater reserves of a regional Sahelian aquifer. Hydrological Sciences Journal, 56, 7, 1242-1264, doi: 10.1080/02626667.2011.609171. [Article / Original paper] [IF: 2,222; Q2].

(33) TWEED S., LEBLANC M., CARTWRIGHT I., FAVREAU G., LEDUC C. (2011) Arid zone groundwater recharge and salinisation processes: An example from the Lake Eyre Basin, Australia. Journal of Hydrology, 408, 3/4, 257-275, doi: 10.1016/j.jhydrol.2011.08.008. [Article / Research Paper] [IF: 3,483; Q1].

http://www.tandfonline.com/toc/rwin20/38/4

http://www.tandfonline.com/toc/rwin20/38/4

(32) SÉGUIS L., BOULAIN N., CAPPELAERE B., COHARD J.M., FAVREAU G., GALLE S., GUYOT A., HIERNAUX P., MOUGIN E., PEUGEOT C., RAMIER D., SEGHIERI J., TIMOUK F., DEMAREZ V., DEMARTY J., DESCROIX L., DESCLOITRES M., GRIPPA M., GUICHARD F., KAMAGATÉ B., KERGOAT L., LEBEL T., LE DANTEC V., LE LAY M., MASSUEL S., TRICHON V. (2011) Contrasted land-surface processes along the West African rainfall gradient. Atmospheric Science Letters, 12, 1, 31-37, Special Issue "African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA): an integrated project for understanding of the West African climate system and its human dimension", doi: 10.1002/asl.327. [Article / Special Issue Article] [IF: 1,504; Q3].

(31) SÉGUIS L., KAMAGATÉ B., FAVREAU G., DESCLOITRES M., SEIDEL J.L., GALLE S., PEUGEOT C., GOSSET M., LE BARBÉ L., MALINUR F., VAN EXTER S., ARJOUNIN M., BOUBKRAOUI S., WUBDA M. (2011) Origins of streamflow in a crystalline basement catchment in a sub-humid Sudanian zone: the Donga Basin (Benin, West Africa): Interannual variability of water budget. Journal of Hydrology, 402, 1/2, 1-13, doi: 10.1016/j.jhydrol.2011.01.054. [Article / Research Paper] [IF: 3,483; Q1].

(30) PFEFFER J.**, BOUCHER M., HINDERER J., FAVREAU G., BOY J.P., DE LINAGE C., CAPPELAERE B., LUCK B., OÏ M., LE MOIGNE N. (2011) Local and global hydrological contributions to time-variable gravity in southwest Niger. Geophysical Journal International, 184, 2, 661-672, doi: 10.1111/j.1365-246X.2010.04894.x. [Article / Research Paper] [IF: 2,414; Q2].

(29) BOUCHER M.***, FAVREAU G., DESCLOITRES M., VOUILLAMOZ J.M., MASSUEL S., NAZOUMOU Y., CAPPELAERE B., LEGCHENKO A. (2009) Contribution of geophysical surveys to groundwater modelling of a porous aquifer in semiarid Niger: an overview. Comptes Rendus Geoscience, 341, 10/11, 800-809, Special Issue "Hydrogeophysics", doi: 10.1016/j.crte.2009.07.008. [Article; Proceedings Paper / Original Research Article] [IF: 1,541; Q3].

(28) HINDERER J., DE LINAGE C., BOY J.P., GEGOUT P., MASSON F., ROGISTER Y., AMALVICT M., LITTEL F., LUCK B., BAYER R., CHAMPOLLION C., COLLARD P., LE MOIGNE N., DIAMENT M., DEROUSSI S., DE VIRON O., BIANCALE R., LEMOINE J.M., BONVALOT S., GABALDA G., BOCK O., GENTHON P., BOUCHER M., FAVREAU G., SÉGUIS L., DESCLOITRES M., GALLE S. (2009) The Ghyraf (Gravity and Hydrology in Africa) experiment: description and first results. Journal of Geodynamics, 48, 3/5, 172-181, Special Issue "New Challenges in Earth's Dynamics - Proceedings of the 16th International Symposium on Earth Tides", doi: 10.1016/j.jog.2009.09.014. [Article; Proceedings Paper / Original Research Article] [IF: 2,382; Q3].

(27) FAVREAU G.*, CAPPELAERE B., MASSUEL S., LEBLANC M., BOUCHER M., BOULAIN N., LEDUC C. (2009) Land clearing, climate variability and water resources increase in semiarid southwest Niger: a review. Water Resources Research, 45, 7, W00A16, Topical Collection “Impact of land use change on water resources”, doi:10.1029/2007WR006785, 2009. [Review / Regular Article] [IF: 4,397; Q1].

(26) BOUCHER M.***, FAVREAU G.*, VOUILLAMOZ J.M., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A. (2009) Estimating specific yield and transmissivity with magnetic resonance sounding in an unconfined sandstone aquifer (Niger). Hydrogeology Journal, 17, 7, 1805-1815, doi: 10.1007/s10040-009-0047-x. [Article / Technical Note] [IF: 2,109; Q2].

(25) BOULAIN N.***, CAPPELAERE B., SÉGUIS L., FAVREAU G., GIGNOUX J. (2009) Water balance and vegetation change in the Sahel: a case study at the watershed scale with an eco-hydrological model. Journal of Arid Environments, 73, 12, 1125-1135, doi: 10.1016/j.jaridenv.2009.05.008. [Article / Research Article] [IF: 1,835; Q2, Q3].

(24) LECOZ M.**, DELCLAUX F., GENTHON P., FAVREAU G. (2009) Assessment of Digital Elevation Model (DEM) aggregation methods for hydrological modelling: Lake Chad basin, Africa. Computers & Geosciences, 35, 8, 1661-1670, doi: 10.1016/j.cageo.2008.07.009. [Article / Research Article] [IF: 2,533; Q2].

(23) CAPPELAERE B., DESCROIX L., LEBEL T., BOULAIN N., RAMIER D., LAURENT J.P., FAVREAU G., BOUBKRAOUI S., BOUCHER M., BOUZOU MOUSSA I., CHAFFARD V., HIERNAUX P., ISSOUFOU H.B.A., LE BRETON E., MAMADOU I., NAZOUMOU Y., OÏ M., OTTLÉ C., QUANTIN G. (2009) The AMMA-CATCH Experiment in the cultivated sahelian area of south-west Niger – Investigating the water cycle response to a fluctuating climate and changing environment. Journal of Hydrology, 375, 1/2, 34-51, Special Issue “Surface processes and water cycle in West Africa, studied from the AMMA-CATCH observing system”, doi:10.1016/j.jhydrol.2009.06.021. [Article / Research Paper] [IF: 3,483; Q1].

(22) DESCROIX L., MAHÉ G., LEBEL T., FAVREAU G., GALLE S., GAUTIER E., OLIVRY J-C., ALBERGEL J., AMOGU O., CAPPELAERE B., DESSOUASSI R., DIEDHIOU A., LE BRETON E., MAMADOU I., SIGHOMNOU D. (2009) Spatio-temporal variability of hydrological regimes around the boundaries between Sahelian and Sudanian areas of West-Africa: A synthesis. Journal of Hydrology, 375, 1/2, 90-102, Special Issue “Surface processes and water cycle in West Africa, studied from the AMMA-CATCH observing system”, doi: 10.1016/j.jhydrol.2008.12.012. [Article / Research Paper] [IF: 3,483; Q1].

(21) LEBLANC M., FAVREAU G.*, MASSUEL S., TWEED S., LOIREAU M., CAPPELAERE B. (2008) Land clearance and hydrological change in the Sahel: SW Niger. Global and Planetary Change, 61, 3/4, 135-150, doi: 10.1016/j.gloplacha.2007.08.011. [Article / Research Paper] [IF: 3,915; Q1].

(20) VOUILLAMOZ J.M., FAVREAU G., MASSUEL S., BOUCHER M., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A. (2008) Contribution of Magnetic Resonance Sounding to aquifer characterization and recharge estimate in semiarid Niger. Journal of Applied Geophysics, 64, 3/4, 99-108, doi: 10.1016/j.jappgeo.2007.12.006. [Article / Research Paper] [IF: 1,347; Q2, Q3].

(19) LEDUC C., BEN AMMAR S., FAVREAU G., BEJI R., VIRRION R., LACOMBE G., TARHOUNI J., AOUADI C., ZENATI CHELLI B., JEBNOUN N., OÏ M., MICHELOT J.L., ZOUARI K. (2007) Impacts of hydrological changes in the Mediterranean zone: environmental modifications and rural development in the Merguellil catchment, central Tunisia. Hydrological Sciences Journal, 52, 6, 1162-1178, Special Section "Dryland hydrology in Mediterranean regions", doi: 10.1623/hysj.52.6.1162. [Article; Proceedings Paper / Original paper] [IF: 2,222; Q2].

(18) KAMAGATÉ B.**, SÉGUIS L., FAVREAU G.*, SEIDEL J.L., DESCLOITRES M., AFFATON P. (2007) Processus et bilan des flux hydriques d’un bassin versant de milieu tropical de socle au Bénin (Donga, haut-Ouémé). Comptes Rendus Geoscience, 339, 6, 418-429, doi: 10.1016/j.crte.2007.04.003. [Article / Original Research Article] [IF: 1,541; Q3].

(17) LEBLANC M., FAVREAU G., TWEED S., LEDUC C., RAZACK M., MOFOR L. (2007) Remote sensing for groundwater modelling in large semiarid areas: Lake Chad basin, Africa. Hydrogeology Journal, 15, 1, 97-100, Special Issue "Remote sensing and GIS in hydrogeology”, doi: 10.1007/s10040-006-0126-0. [Article / Essay] [IF: 2,109; Q2].

(16) MASSUEL S.**, FAVREAU G., DESCLOITRES M., LE TROQUER Y., ALBOUY Y., CAPPELAERE, B. (2006) Deep infiltration through a sandy alluvial fan in semiarid Niger inferred from electrical conductivity survey, vadose zone chemistry and hydrological modelling. CATENA, 67, 2, 105-118, doi: 10.1016/j.catena.2006.02.009. [[Article / Original Research Article] [IF: 3,191; Q1].

(15) LEBLANC M., LEDUC C., STAGNITTI F., VAN OEVELEN P.J., JONES C., MOFOR L., RAZACK M., FAVREAU G. (2006) Evidence for Megalake Chad, north-central Africa, during the Late Quaternary from satellite data. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 230, 3/4, 230-242, doi: 10.1016/j.palaeo.2005.07.016. [Article / Original Research Article] [IF: 2,578; Q1, Q2].

(14) LEBLANC M., FAVREAU G., MALEY J., NAZOUMOU Y., LEDUC C., STAGNITTI F., VAN OEVELEN P., DELCLAUX F., LEMOALLE J. (2006) Reconstruction of Megalake Chad using Shuttle Radar Topographic Mission data. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 239, 1/2, 16-27, doi: 10.1016/j.palaeo.2006.01.003. [Article / Original Research Article] [IF: 2,578; Q1, Q2].

(13) LEDUC C., FAVREAU G., GUÉRO A., DADDY GAOH A. (2006) Comment on “Estimating groundwater mixing ratios and their uncertainties using a statistical multi parameter approach” by Rueedi J., Purtschert R., Beyerle U., Alberich C., Kipfer R., J. Hydrol. 2005, 305:1-14. Journal of Hydrology, 318, 1/4, 3-6, doi: 10.1016/j.jhydrol.2005.06.018. [Editorial Material / Discussion] [IF: 3,483; Q1].

(12) FAVREAU G.*, GUÉRO A., SEIDEL J.L. (2004) Comment on "Improving noble gas based paleoclimate reconstruction and groundwater dating using 20Ne/22Ne ratios" by F. Peeters et al. (2003) Geochim. Cosmochim. Acta 67, 587-600. Geochimica et Cosmochimica Acta, 68, 6, 1433-1435, doi: 10.1016/j.gca.2003.07.022. [Editorial Material / Comment] [IF: 4,609; Q1].

(11) SÉGUIS L., CAPPELAERE B., MILESI G., PEUGEOT C., MASSUEL S., FAVREAU G. (2004) Simulated impacts of climate change and land-clearing on runoff from a small Sahelian catchment. Hydrological Processes 18, 17, 3401-3413, doi: 10.1002/hyp.1503. [Article / Research Article] [IF: 3,014; Q1].

(10) COOK P. G., FAVREAU G., DIGHTON JC., TICKELL S. (2003) Determining natural groundwater influx to a tropical river using radon, chlorofluorocarbons and ionic environmental tracers. Journal of Hydrology, 277, 1/2, 74-88, doi: 10.1016/S0022-1694(03)00087-8. [Article / Original Research Article] [IF: 3,483; Q1].

(9) FAVREAU G.*, LEDUC C., MARLIN C., DRAY A., TAUPIN J.-D., MASSAULT M., LE GAL LA SALLE C., BABIC M. (2002) Estimate of recharge of a rising water-table in semi-arid Niger from 3H and 14C modeling. Ground Water, 40, 2, 144-151, doi: 10.1111/j.1745-6584.2002.tb02499.x. [Article / Research Paper] [IF: 2,067; Q2].

(8) ELBAZ-POULICHET F., FAVREAU G., LEDUC C., SEIDEL J.L. (2002) Major ion chemistry of groundwaters in the Continental Terminal water table of southwestern Niger (Africa). Applied Geochemistry, 17, 10, 1343-1349, doi: 10.1016/S0883-2927(02)00024-0. [Article / Original Research Article] [IF: 2,581; Q2].

(7) FAVREAU G.*, LEDUC C., MARLIN C., GUÉRO A. (2002) Une dépression piézométrique naturelle en hausse au Sahel (Sud-Ouest du Niger). Comptes Rendus Geoscience, 334, 6, 395-401, doi: 10.1016/S1631-0713(02)01763-7. [Article / Original Research Article] [IF: 1,541; Q3].

(6) FAVREAU G.*, LEDUC C., SCHROETER P. (2002) Reply to comment on «Long-term rise in a sahelian water-table: the Continental Terminal in South-West Niger» by Leduc, C., Favreau, G., Schroeter P., 2001. Journal of Hydrology 243, 43-54. Journal of Hydrology, 255, 1/4, 263-265, doi: 10.1016/S0022-1694(01)00517-0. [Editorial Material / Discussion] [IF: 3,483; Q1].

(5) TAUPIN J.D., GAULTIER G., FAVREAU G., LEDUC C., MARLIN C. (2002) Variabilité isotopique des précipitations sahéliennes à différentes échelles de temps à Niamey (Niger) entre 1992 et 1999 : implication climatique. Comptes Rendus Geoscience, 334, 1, 43-50, doi: 10.1016/S1631-0713(02)01702-9. [Article / Original Research Article] [IF: 1,541; Q3].

(4) LE GAL LA SALLE C., MARLIN C., LEDUC C., MASSAULT M., TAUPIN J.D., FAVREAU G. (2001) Renewal rate estimation of groundwater based on radioactive tracers (3H, 14C) in an unconfined aquifer in a semi-arid area, Iullemeden basin, Niger, Journal of Hydrology, 254, 1/4, 145-156, doi: 10.1016/S0022-1694(01)00491-7. [Article / Original Research Article] [IF: 3,483; Q1].

(3) LEDUC C., FAVREAU G., SCHROETER P. (2001) Long-term rise in a Sahelian water-table: the Continental Terminal in South-West Niger. Journal of Hydrology, 243,

1/2, 43-54, doi: 10.1016/S0022-1694(00)00403-0. [Article / Original Research Article] [IF: 3,483; Q1].

(2) LEDUC C., SABLJAK S., TAUPIN J.D., MARLIN C., FAVREAU G. (2000) Estimation de la recharge de la nappe quaternaire dans le nord-ouest du bassin du lac Tchad (Niger oriental) à partir des mesures isotopiques. Comptes Rendus de l’Académie des Sciences de Paris série IIa, 330, 5, 355-361, doi: 10.1016/S1251-8050(00)00162-2. [Article / Original Research Article] [IF: 0,741; Q3 (2003)].

(1) FAVREAU G.*, LEDUC C., MARLIN C. (2000) Représentativité de l'échantillonnage géochimique et hydrodynamique en nappe libre du milieu semi-aride. Journal of African Earth Sciences, 31, 3/4, 669-678, doi: 10.1016/S0899-5362(00)80014-7. [Article / Communication] [IF: 1,420; Q3].

3.1.3 - Chapitre d’ouvrage à comité de lecture (indexés “Web of Science core

collection”) (1) FAVREAU G.*, NAZOUMOU Y., LEBLANC M., GUÉRO A., GONI I.B. (2012)

Groundwater resources increase in the Iullemmeden Basin, West Africa. In: Treidel, H., Martin-Bordes, J. L., Gurdak, J.J. (Eds.), “Climate Change Effects on Groundwater Resources: A Global Synthesis of Findings and Recommendations”. International Contributions to Hydrogeology (27), 7, 113-128, CRC Press Inc., Leiden, The Netherlands. [Article; Book Chapter]. http://unesdoc.unesco.org/images/0021/002155/215556e.pdf

3.1.4 - Autres articles à revues à comité de lecture (13) KEMGANG D.T.**, BOUCHER M., NGOUNOU-NGATCHA B., FAVREAU G., MVONDO

V.Y.E., IBRAHIM M., LEGCHENKO A., GONI I.B. (2015) Magnetic Resonance Soundings for characterizing the Quaternary aquifer in the Lake Chad Basin– A case history from Cameroon and Niger. Water Resources (Nigerian Association of Hydrogeologists), 25, 5, 69-91, Special section "proceedings of the NAH annual Conference November 2-7, 2014, Abuja, Nigeria”.

(12) LEDUC C., NAZOUMOU Y., FAVREAU G., MASSUEL S., OÏ M., OUSMANE B. (2015) Anthropisation et fluctuations climatiques au Sahel nigérien : évolution à long terme de la nappe phréatique du Continental Terminal près de Niamey. Géologues, 187, 52-56, numéro spécial "Impact du changement global sur les ressources en eau souterraine".

(11) FAVREAU G., NGOUNOU-NGATCHA B. (2015) L’eau souterraine, un potentiel encore mal connu. Passages, 183, 36-37, numéro spécial "Atlas du Lac Tchad".

(10) GONI I.B., FAVREAU G., ZARMA A.A. (2015) Historical Changes in Climate and Lake Chad Surface Area in the Chad Basin. International Journal of Innovative Research and Development, 4, 10, 315-323, Special section “2nd International Conference, Climate, Sustainability and Development in semi-arid regions”, August 2010, Fortaleza, Brazil, doi: 10.24940/ijird/2015/

(9) GENDRE T.*, FERHAT G., HINDERER J., FAVREAU G., CAPPELAERE B., LE BRETON E. (2011) Evaluation de l’érosion du bassin versant de Wankama (Niger) par comparaison de différents MNT. XYZ - association française de topographie, 129, 17-24.

(8) GONI I.B., FAVREAU G., ILYIA G. (2011) Gestion durable des ressources en eau et baisse du niveau des eaux. Passages, 166, 38-41, numéro spécial "Sauver le lac Tchad".

(7) LE COZ M.**, GENTHON P., FAVREAU G. (2010) Description et modélisation des hétérogénéités de faciès dans la basse vallée de la Komadougou Yobé (Niger sud-

http://unesdoc.unesco.org/images/0021/002155/215556e.pdf

oriental). Pangea, 47-48, 59-63, numéro spécial "Géosciences et développement : impacts de l'homme et du climat sur les milieux sahéliens".

(6) BEN AMMAR S., JERIBI L., FAVREAU G., ZOUARI K., LEDUC C., OÏ M., M’BAREK J., BEJI R. (2009) Evolution de la recharge de la nappe phréatique de la plaine de Kairouan (Tunisie centrale) déduite de l’analyse géochimique. Sécheresse, 20, 1, 87-95, numéro spécial "Eau et zones arides", doi: 10.1684/sec.2009.0160.

(5) KAMAGATÉ B., SÉGUIS L., GONE DROH L., FAVREAU G., KOFFI K. (2008) Processus hydrogéochimiques et séparation d’hydrogrammes de crue sur un bassin versant en milieu soudano-tropical de socle au Bénin (Donga, haute vallée de l’Ouémé). Revue des Sciences de l’Eau, 21, 3, 363-372, doi: 10.7202/018782ar

(4) LEBLANC M., FAVREAU G. (2006) Le méga-lac Tchad holocène révélé par télédétection. Géochronique, 99, 20-21.

(3) FAVREAU G.* (2002) Deforestation, groundwater recharge and the origin of nitrate in a regional semiarid aquifer (Sahel, Niger). Pangea, 37/38, 25-34.

(2) FAVREAU G.* (2001) Hausse à long terme d’une nappe libre au Sahel : estimations hydrodynamiques et radioisotopiques (3H, 14C) de la recharge au sud-ouest du Niger. Géochronique, 77, 30.

(1) FAVREAU G.* (2001) Caractérisation et modélisation d’une nappe phréatique en hausse au Sahel (sud-ouest du Niger). Sécheresse, 12, 1, p. 58.

___________________________________________________________ 3.2 – ACTES DE CONFÉRENCES ___________________________________________________________

• (numéroté en gras) : participation à la conférence ou au congrès • * : Conférence invitée • ** : doctorant·e en premier·e auteur·e. • *** : post-doctorant·e en premier·e auteur·e

3.2.1 – Conférences, colloques, congrès, meetings, symposiums ou workshops

internationaux

3.2.1.1 – Avec acte ou résumé publiés

(115) GALLE S., GRIPPA M., PEUGEOT C., BOUZOU MOUSSA I., CAPPELAERE B., DEMARTY J., MOUGIN E., ALHASSANE A., ADJOMAYI P., AFOUFA S., AGBOSSOU E.K., ARJOUNIN M., BA A., BARRAL H., BOUBKRAOUI S., BOUCHER M., BOUKARI M., CAZENAVE F., CHAFFARD V., CHAZARIN J.P., COHARD J.M., DESCLOITRES M., DOSSOU M., FAVREAU G., GANGNERON F., GOSSET M., GUYARD H., HECTOR B., HIERNAUX P., ISSOUFOU B.A., KERGOAT L., KONÉ A., LAWIN E., LEBEL T., MAINASSARA I., MALAM ABDOU M., MALAM ISSA O., NAZOUMOU Y., OÏ M., OSSENATOU M., OUANI T., PANTHOU G., PELLARIN T., QUANTIN G., SEGHIERI J., SÉGUIS L., SOUMAGUEL N., VOUILLAMOZ J.M., WUBDA M., ZANNOU A., AGO E., ALLÉ C., ALLIES A., ARPIN-PONT F., AWESSOU B., CASSÉ C., DARDELLE C., DIALLO B., DIAWARA M., DO T., FATRAS C., GAL L., GASCON T., GIBON F., INGATAN A., KEMPF J., KOTCHONI V., LAWSON F., LOUVET S., MASON E., NGUYEN C.C., PERRIMOND B., RICHARD A., ROBERT E., ROMAN C., VELLUET C., WILCOX C. (2017)

AMMA-CATCH a long-term hydrological, meteorological and ecological observatory in West Africa : important results and available data. In: "ILTER-LTER France joint meeting: International long-term Ecological Research Network – Zones Ateliers & critical zone ", 2-4 October 2017, Nantes, France. 1p. [oral]

(114) BOUCHER M., FAVREAU G., LEE J.J., NGOUNOU NGATCHA B., GONI I.B., FEUMBA R. (2017) Towards the prevention of cholera outbreak in Douala, Cameroon: Exploration of fresh groundwater using MRS and TDEM. In: “SAGEEP Meeting”, March 19-23, Denver, Colorado, USA, 1p. [oral]

(113) VIGUIER B.**, JOURDE H., FAVREAU G., LEONARDI V., MOYA C., LIRA E., YANEZ G., MARINGUE J., GARCIA-PEREZ T., LICTEVOUT E. (2016) Approaches of groundwater recharge processes in the arid Tarapaca alluvial fans (Northern Chile) using various time and spatial scales. In: 60th years IAH Meeting, Sept. 2016, Montpellier, France. [oral]

(112) BACHIR S.**, LEDUC C., FAVREAU G., TAUPIN J.D., LEBLANC M., OUSMANE B. (2016) Global change and groundwater resources increase in the Iullemmeden basin (SW Niger): surface-water/groundwater relations. In: "60th years IAH Meeting", Sept. 2016, Montpellier, France. [poster]

(111) BOUCHEZ C.**, DESCHAMPS P., GONCALVES J., HAMELIN B., SYLVESTRE F., DOUMNANG J.C., NOUR A.M., GONI I.B., FAVREAU G., GENTHON P., SEIDEL J.L., (2015) Investigation of Cl-36 distribution: towards a new estimation of groundwater residence times in the confined aquifer of the LCB? In: "11th Applied Isotope Geochemistry Conference", AIG-11, Orléans, France. Procedia Earth and Planetary Science, 13, 147-150, doi: 10.1016/j.proeps.2015.07.035.[oral]

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Bouchez,%20C&dais_id=7850056&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Deschamps,%20P&dais_id=15224696&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage&cacheurlFromRightClick=no

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Goncalves,%20J&dais_id=9384713&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Hamelin,%20B&dais_id=10268125&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Sylvestre,%20F&dais_id=60911784&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Doumnang,%20JC&dais_id=16493544&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Nour,%20AM&dais_id=19749121&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Goni,%20IB&dais_id=23131980&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Favreau,%20G&dais_id=19157420&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Genthon,%20P&dais_id=21947288&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

http://apps.webofknowledge.com/DaisyOneClickSearch.do?product=WOS&search_mode=DaisyOneClickSearch&colName=WOS&SID=Q1168aJw2knTpzTJd8n&author_name=Seidel,%20JL&dais_id=24496889&excludeEventConfig=ExcludeIfFromFullRecPage

(110) LEE J., BOUCHER M., FAVREAU G., NGOUNOU NGATCHA B., MATCHUEKAM F., NDEDJE ALLAH M., GONI I.B., AJI M.M., NUR M., FEUMBA R., VIGUIER B., PAFENG TCHUINDJANG J.L., HAMA GARBA O.K. (2015) Toward the prevention of cholera outbreak in Douala, Cameroon: Exploration of fresh groundwater using MRS and TDEM. In: "SEG Annual meeting Conference, October 2015", SEG Technical Program Expanded Abstracts, October 18-23, 2015, New Orleans, Louisiana, USA, SEG-2015-5929769 Conference paper, pp. 4982-4986. doi: 10.1190/segam2015-5929769.1 [oral]

(109) PEUGEOT C., GALLE S., GRIPPA M., BOUZOU MOUSSA I., CAPPELAERE B., DEMARTY J., FAVREAU G., GENTHON P., MOUGIN E., DESCROIX L., LEBEL T., LEROUX L., SEGUIS L., and the amma-catch working group (2015) Observed long-term land cover vs. climate impacts on the West African hydrological cycle: lessons for the future? In: "Our common future under climate change", Conference Abstract Book p3330-65, p. 618, International Scientific Conference, 7-10 July 2015, Paris, France. [poster]

(108) BOUCHER M., NGOUNOU NGATCHA B., LEE J., GONI I.B., FAVREAU G., FEUMBA R., and the GWB student team (2015) Joint use of MRS and TDEM for characterizing sedimentary aquifers in peri-urban area in tropical climate – Case study in the neighbourhood of Douala city (Cameroon). In: "6th International Workshop on the Magnetic Resonance Sounding", June 8-10, 2015, Aarhus, Denmark. [poster]

(107) KEMGANG DONGMO T.**, NGOUNOU-NGATCHA B., BOUCHER M., FAVREAU G., MVONDO V.Y.E, LEGCHENKO A. (2015) MRS contribution for better understanding the quaternary aquifer of Lake Chad basin in Cameroon. In: "6th International Workshop on the Magnetic Resonance Sounding", June 8-10, 2015, Aarhus, Denmark, 4 pp. [oral]

(106) NGOUNOU NGATCHA B., FAVREAU G., LE COZ M., NAZOUMOU Y., BOUCHER M., GONI I.B. (2015) Long term changes in groundwater storage in the Lake Chad Basin, central Africa, as a function of drought periods and lake fluctuations. In: "Aqua 2015 – Back to the future", 42nd congress of the IAH, 13-18 September 2015, Rome, Italy. [poster]

(105) KOUSSOUBÉ Y., YAMEOGO-OUANDAOGO S., TAYLOR R., FAVREAU G. (2015) Climate variability and groundwater storage in a weathered crystalline rock aquifer: evidence from long-term monitoring in the Soudanian area of Burkina Faso. In: "Aqua 2015 – Back to the future", 42nd congress of the IAH, 13-18 September 2015, Rome, Italy. [poster]

(104) BOUCHEZ C.**, DESCHAMPS P., GONCALVES J., HAMELIN B., SYLVESTRE F., DOUMNANG J.C., MAHAMAT NOUR A., GONI I.B., FAVREAU G., GENTHON P., SEIDEL J.L. (2015) Chlorine-36 dating of the deep confined aquifer groundwaters of the Lake Chad Basin. In: “International symposium on Isotope hydrology - Revisiting Foundations and Exploring Frontiers”, 11-15 may 2015, Vienna, Austria. [oral]

(103) MACDONALD A.M., ABIYE T.A., BONSOR H.C., DARLING W.G., EDMUNDS W.M., FAVREAU G., GONI I.B., KEBEDE S., SCANLON B., TAYLOR R.G., TIJANI M. (2014) In: “Groundwater Recharge In Africa: Identifying Critical Thresholds”, 41st IAH Congress, Marrakech, Morocco. [oral]

(102) MVONDO V.**, NGOUNOU NGATCHA B., FAVREAU G., DUMOULIN J.-P., SEIDEL J.-L., GONI I.B., 2014. Groundwater geochemistry of natural piezometric depressions in the Southern border of Lake Chad, Cameroon. In: "NAH annual Conference 2014", book of abstracts, November 2-7, 2014, Abuja, Nigeria, pp. 37-38. [oral]

(101) KEMGANG S.**, NGOUNOU-NGATCHA B., BOUCHER M., FAVREAU G., GONI I.B. (2014) First experiments of Magnetic Resonance Soundings in the Southern Border of Lake Chad in Cameroon. In: "NAH 2014 annual Conference", book of abstracts, November 2-7, 2014, Abuja, Nigeria, pp. 27-28. [oral]

(100) LEDUC C, MASSUEL S., FAVREAU G., CAPPELAERE B., LEBLANC M., BACHIR S., BOUREIMA O. (2014) Superimposing various biophysical and social scales in a

https://upgro.files.wordpress.com/2014/03/alan-macdonald_bgs_abstract_africanrecharge.pdf




rapidly changing rural area (SW Niger). In: "EGU General Assembly", April 2014, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts HS5.5. [poster]

(99) LANGLAIS S., FAVREAU G., LEDUC C., BACHIR S. (2013) Irrigation as a driver of dissemination of traditionnal water-lifting techniques through the Sahara. In: "8th Water History Conference", June 25-29, Pierrevives, Montpellier, France, 1p. [oral]

(98) FAVREAU G., NAZOUMOU Y., LEBLANC M., GUÉRO A., GONI I.B. (2012) Less rain water, increased “blue” water resources: the Iullemmeden Basin paradox in West Africa. In: 6th World Water Forum, 12th March, Marseille, France. [oral]

(97) KIARI FOUGOU H.**, LEMOALLE J., FAVREAU G., AMADOU B. (2012) L’évolution des circuits de commercialisation du poisson dan la partie nigérienne du Lac Tchad en phase de petit Lac. In: "Les échanges et la communication dans le bassin du lac Tchad", Actes du XVe colloque international du réseau Méga-Tchad, 13–15 septembre 2012, Naples, Italie, Universita degli Studi di Napoli "L'Orientale", Studi Africanistici, Serie Ciado-Sudanese 6, 2014, (573 p), 23 pp. [oral]

(96) LANGLAIS S., FAVREAU G.*, TAPIA R., LEDUC C. (2012) La diffusion des techniques de creusement des puits et de puisage à travers le Sahara et le Sahel. In: "Les échanges et la communication dans le bassin du lac Tchad", Actes du XVe colloque international du réseau Méga-Tchad, 13–15 septembre 2012, Naples, Italie, Universita degli Studi di Napoli "L'Orientale", Studi Africanistici, Serie Ciado-Sudanese 6, 2014, (573 p), pp. 59-84 [oral]

(95) FAVREAU G.*, CAPPELAERE B., DEMARTY J., IBRAHIM M., LE COZ M., NAZOUMOU Y., NGOUNOU NGATCHA B., VELLUET C. (2012) Diachronic impacts of land use change on water fluxes in the Sahel, West Africa. In: AGU Fall Meeting, 3-7 December, San Francisco, California, USA, paper 1494046. [oral]

(94) VELLUET C.**, DEMARTY J., CAPPELAERE B., BRAUD I., BOULAIN N., FAVREAU G., CHARVET G. , RAMIER D., ISSOUFOU H.B.A., BOUCHER M., MAINASSARA I., CHAZARIN J.P., OÏ M., YAHOU H., BENARROSH N., IBRAHIM M. (2012) Modeling effects of inter-annual variability in meteorological and land use conditions on coupled water and energy cycling in the cultivated African Sahel. In: “AGU Fall Meeting”, 3-7 December, San Francisco, California, USA, paper 1467375. [poster]

(93) BOUCHER M., PFEFFER J., FAVREAU G., LEGCHENKO A., CAPPELAERE B., HINDERER J., NAZOUMOU Y. (2012) Monitoring of spatial and temporal variations in water storage near an endorheic pond in the Sahel with magnetic resonance sounding and gravity measurements. In: “4th International AMMA Conference”, July 2-6, 2012, Toulouse, France, p. 219. [poster]

(92) CAPPELAERE B., DEMARTY J., BOULAIN N., OTTLE C., FAVREAU G., BRAUD I., VERHOEF A., VELLUET C., VISCHEL T., MAHAMANE A., MASSUEL S., SEGHIERI J., (2012) Over a decade of eco-hydrological modeling in South-West Niger (AMMA-CATCH-Niger meso-site): what has been learnt and what could still be? In: “4th International AMMA Conference”, July 2-6, 2012, Toulouse, France, p. 507. [poster]

(91) HINDERER J., PFEFFER J., HECTOR B., SÉGUIS L., BOUCHER M., FAVREAU G., GENTHON P., BOCK O., BOY J.P., DESCLOITRES M. (2012) The GHYRAF (Gravity and Hydrology in Africa) project using ground and space geodesy to constrain water storage changes : latest results in West Africa. In: “4th International AMMA Conference”, July 2-6, 2012, Toulouse, France, pp.351-352. [oral]

(90) LONGUEVERGNE L., FAVREAU G., SCANLON B., NAZOUMOU Y., SAVE H., BOONE A. (2012) Investigation of ALMIP zone total water storage variations using GRACE. In: “4th International AMMA Conference”, July 2-6, 2012, Toulouse, France, p.166. [oral]

(89) PEUGEOT C., BOONE A., CAPPELAERE B., COHARD J.M., DEMARTY J., DESCROIX L., FAVREAU G. (2012) Water budgets and the land surface in the monsoon system : state of the art and future challenges. In: “4th International AMMA Conference”, July 2-6, 2012, Toulouse, France, p.224. [poster]

(88) ROSSI A., NGOUNOU-NGATCHA B., SEBAG D., DIEDHIOU A., DURAND A., SERVAT E., FAVREAU G., MASSEI N. (2012) The main time-scales of precipitation variability

in North Cameroon and associated changes in rainfall distribution. In: “4th International AMMA Conference”, July 2-6, 2012, Toulouse, France, p.93. [poster]

(87) TREMOY G.**, VIMEUX F., MAYAKI S., SOUMANA S., SOULEY I., CATTANI O., FAVREAU G., OÏ M. (2012) Documentation of convective processes along squall lines from the isotopic composition of near-surface water vapor in Niamey (Niger) during the 2010 and 2011 West African monsoon periods. In: “4th International AMMA Conference”, July 2-6, 2012, Toulouse, France, p.39. [oral]

(86) VELLUET C.**, DEMARTY J., CAPPELAERE B., BRAUD I., BOULAIN N., RAMIER D., CHARVET G., ISSOUFOU H.B., BOUCHER M., MAINASSARA I., CHAZARIN J.P., OÏ M., YAHOU H., BANARROSH N., IBRAHIM M., FAVREAU G. (2012) Local scale modeling of land surface processes in the cultivated Sahel (AMMA-CATCH Niger). In: “4th International AMMA Conference”, July 2-6, 2012, Toulouse, France, pp. 474-475. [oral]

(85) BOUCHER M., FAVREAU G., MOUSSA A.M., IBRAHIM M., DESCLOITRES M., LEGCHENKO A. (2012) Magnetic resonance soundings as a tool to assess past and present groundwater recharge pattern in the Lake Chad Basin. In: "EGU General Assembly 2012", Geophysical Research Abstracts, Vol. 14, EGU2012-10523-1, 2012, 22-27 April, Vienna, Austria. [poster]

(84) BOUCHER M., FAVREAU G., IBRAHIM M., DESCLOITRES M., LE COZ M., LEGCHENKO A. (2012) Identification of Past and Present Groundwater Recharge Pattern in the Lake Chad Basin with Magnetic Resonance Soundings. In: "Near Surface Geoscience 2012", 18th European meeting of environmental and engineering geophysics, 3-5 September, 2012, Paris, France. [oral]

(83) BOUCHER M., FAVREAU G., LEGCHENKO A. (2012) On the possibility to monitor MRS signal in a 3D environment: Example of aquifer recharge through ponds in the Sahel. In: “Magnetic Resonance in the Subsurface – 5th International Meeting on Magnetic Resonance”, 25-27 September 2012, Hannover, Germany. [oral]

(82) BOUCHER M., FAVREAU G., DESCLOITRES M., CHALIKAKIS K., LEGCHENKO A., IBRAHIM M., LE COZ M., MOUSSA A.M. (2012) Joint use of MRS and TDEM for characterizing groundwater recharge in the Lake Chad Basin. In: “Magnetic Resonance in the Subsurface – 5th International Meeting on Magnetic Resonance”, 25-27 September 2012, Hannover, Germany. [poster]

(81) LEGCHENKO A., DESCLOITRES M., CHALIKAKIS K., BOUCHER M., VOUILLAMOZ J.M., FAVREAU G. (2012) Earth’s magnetic field and MRS phase shift. In: "Magnetic Resonance in the Subsurface – 5th International Meeting on Magnetic Resonance", 25-27 September 2012, Hannover, Germany. [oral]

(80) TREMOY G.**, VIMEUX F., MAYAKI S., SOULEY I., CATTANI O., RISI C., FAVREAU G. (2011) A new 1-year long record of stable isotopic composition of water vapor in Niamey (Niger) reveals insightful tropical atmospheric processes at different timescales. Paper number PP23D-03, presented at the 2011 Fall Meeting, AGU, 5-9 December 2011, San Francisco, USA. [oral]

(79) PFEFFER J.**, CHAMPOLLION C., FAVREAU G., HINDERER J., CAPPELAERE B., MOUYEN M., BOUCHER M., NAZOUMOU Y., OÏ M., ROBERT O., LE MOIGNE N., DEROUSSI S., DEMARTY J., BENARROSH N., CHARVET G., CHAZARIN J.P. (2011) Spatial variability of the subsurface water storage revealed by relative gravity measurements in Southwest Niger. Paper number H43E-1274, presented at the 2011 Fall Meeting, AGU, 5-9 December 2011, San Francisco, USA. [oral]

(78) HINDERER J., PFEFFER J., CHAMPOLLION C., FAVREAU G., CAPPELAERE B., MOUYEN M., BOUCHER M., NAZOUMOU Y., OÏ M., ROBERT O., LE MOIGNE N., DEROUSSI S., DEMARTY J., BENARROSH N. (2011) Intensive microgravity field campaign dedicated to the search of low to medium amplitude hydrological signals: a case study in southwest Niger. Paper number G31B-0956, presented at the 2011 Fall Meeting, AGU, 5-9 December 2011, San Francisco, USA. [oral]

(77) BOUCHER M., FAVREAU G., LEGCHENKO A., NAZOUMOU Y., MASSUEL S., CAPPELAERE B. (2011) Contribution de la méthode de résonance magnétique des

protons à la modélisation hydrogéologique – Un exemple en contexte semi-aride au Niger. In: "CMGA5, cinquième Colloque Maghrébin de Géophysique Appliquée", 12-14 avril 2011, Alger, Algérie, 5 pp. [oral]

(76) FAVREAU, G.* (2011) Impact of land use and climate changes on large sedimentary aquifers, West Africa. In: “Proceedings of the 2011 Water For Food Conference”, May 2011, Lincoln, Nebraska, USA. [oral] http://waterforfood.nebraska.edu/2011-conference-speakers/guillaume-favreau

(75) PAVELIC P., SMAKHTIN V., FAVREAU G., VILLHOLTH K.G. (2011) Water balance approach for assessing potential for small scale groundwater irrigation in Sub-Saharan Africa. In: “Groundwater: our source of security in an uncertain future”, 19-21 September 2011, Pretoria, South Africa, 12 pp. [oral]

(74) BOUCHER M., FAVREAU G., LEGCHENKO A., PFEFFER J., NAZOUMOU Y., HINDERER J., CAPPELAERE B. (2011) Spatio-temporal variations in MRS signal near a temporary pond in the Sahel. In: "Near Surface 2011, 17th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics (EAGE conference)", 12-14th Sept. 2011, Leicester, UK. [oral]

(73) IBRAHIM M. **, FAVREAU G., SEIDEL J.L., SCANLON B.R., LE COZ M., OUSMANE B., (2011) Impact of land conversion from fallow to rain-fed and irrigated crop fields on aquifer recharge in semiarid Niger. In: "EGU General Assembly", 3-8 April 2011, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts 13, EGU2011—8314-1, 2011. [poster]

(72) TREMOY G. **, VIMEUX F., CATTANI O., MAYAKI S., SOULEY I., FAVREAU G. (2011) New isotopic measurements of near-surface water vapor in Niamey as a tool for studying convection at different time scales. In: "EGU General Assembly", 3-8 April 2011, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts 13, EGU2011—7144-1, 2011. [oral]

(71) IBRAHIM M.**, FAVREAU G., SEIDEL J.L., SCANLON B.R., LE COZ M., OUSMANE B., (2011) Impact de l’irrigation sur la ressource en eau souterraine dans la vallée de la Komadougou Yobé (Bassin du Lac Tchad, Niger). In: "Ground Water 2011" Conférence "Gestion des Ressources en Eau Souterraine", 14-16 mars 2011, Orléans, France. [poster]

(70) BOUCHER M., FAVREAU G.*, PFEFFER J., DESCLOITRES M., (2011) Caractérisation hydrogéophysique d’un aquifère libre sédimentaire au sud-ouest du Niger. In : "Colloque International : Sciences de l’eau, du Climat et de l’environnement pour un développement durable de l’Afrique”, 21-25 novembre 2011, Ngaoundéré, Cameroun. [oral]

(69) BOUCHEZ C.**, DESCHAMPS P., HAMELIN B., GONCALVES J., FAVREAU G., GONI I.B., SYLVESTRE F. (2011) Distribution des teneurs en 36Cl dans les aquifères confinés du bassin du lac Tchad: premières données obtenues sur les zones nigériennes et nigérianes. In: “Colloque International: Sciences de l’eau, du Climat et de l’environnement pour un développement durable de l’Afrique”, 21-25 novembre 2011, Ngaoundéré, Cameroun. [oral]

(68) FAVREAU G., NGOUNOU NGATCHA B. (2011) Projet de Laboratoire Mixte International “Lac Tchad”. In: "Colloque International: Sciences de l’eau, du Climat et de l’environnement pour un développement durable de l’Afrique”, 21-25 novembre 2011, Ngaoundéré, Cameroun. [oral]

(67) MOUSSA ISSAKA A.**, FAVREAU G., GARBA Z., SEBAG D., NGOUNOU-NGATCHA B., NAZOUMOU Y. (2011) Déforestation, mise en culture et érosion dans la vallée de la Komadougou, Bassin du lac Tchad : 1955-2000. In: "Colloque International : Sciences de l’eau, du Climat et de l’environnement pour un développement durable de l’Afrique”, 21 - 25 novembre 2011, Ngaoundéré, Cameroun, p. 66. [oral]

(66) NGOUNOU NGATCHA B., ROSSI A., SEBAG D., DIEDHOU A., DURAND A., SERVAT E., FAVREAU G., MASSEI N. (2011) Variabilité spatio-temporelle des précipitations à travers trois principales stations du Nord Cameroun. In: "Colloque International:

http://waterforfood.nebraska.edu/2011-conference-speakers/guillaume-favreau

Sciences de l’eau, du Climat et de l’environnement pour un développement durable de l’Afrique”, 21 - 25 novembre 2011, Ngaoundéré, Cameroun, p. 35. [oral] http://horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/divers15-08/010055260.pdf

(65) NGOUNOU-NGATCHA B., SEBAG D., FAVREAU G., DURAND A., SERVAT E., MUDRY J. (2011) Impact des fluctuations climatiques et de la pression anthropique sur le fonctionnement hydro-sédimentaire et hydrogéologique du bassin versant du Mayo Tsanaga (Nord-Cameroun, Bassin du lac Tchad). In: "Atelier final du programme RIPIECSA - Prospective du réseau AMMANET", 18-21 octobre 2011, Cotonou, Bénin. [oral]

(64) GARBA Z., NGOUNOU NGATCHA B., MBINA M., MADANI K., DECAENS T., DURAND A., FAVREAU G., LAIGNEL B., PETIT C., RAJOT J.L., SEBAG D. (2011) Projet de master international : sciences de l'environnement, gestion des ressources naturelles et développement durable. In: "Atelier thématique : Protection des Ressources Naturelles", programme CORUS, 14-18 février 2011, Meknès, Maroc. [oral]

(63) NGOUNOU NGATCHA B., SEBAG D., FAVREAU G., SERVAT E., LAIGNEL B., GARBA Z., DURAND A. (2011) Le projet "MORphodynamique des bassins-versants et flux hyDRo-sEDimentaires associés". In: "Atelier thématique : Protection des Ressources Naturelles", programme CORUS, 14-18 février 2011, Meknès, Maroc. [oral]

(62) LE COZ M.**, FAVREAU G. (2010) Estimation de la recharge induite par irrigation en milieu poreux hétérogène: l’Alluvium de la Komadougou Yobé (bassin du lac Tchad). In: "35e journées du GFHN", 23-25 nov. 2010, Louvain-la-Neuve, Belgique, p. 46. [poster]

(61) LE COZ M.**, GENTHON P., FAVREAU G. (2010) Estimation of groundwater recharge through heterogeneous deposits: The Komadugu Yobe alluvium, Lake Chad Basin. In: “International workshop - Thirty years of stochastic subsurface hydrology: where do we stand and what are the emerging challenges?", June 2010, Monte Verita, Ascona, Switzerland. [poster]

(60) FAVREAU G. (2010) Land clearing, rain-fed cropping and increased groundwater resources in semiarid SW Niger, Africa. In: "Towards sustainable groundwater in Agriculture", June 15-17, San Francisco, USA, pp. 42-43. [oral]

(59) IBRAHIM M.**, FAVREAU G., SEIDEL J.L., BOUREIMA O., SCANLON B., REEDY R.C., (2010) Impact of irrigation on soil and groundwater salinity in the Komadugu Yobe valley, Lake Chad Basin. In: “Towards sustainable groundwater in Agriculture”, June 15-17, San Francisco, USA, p. 44. [poster]

(58) PFEFFER J.**, BOUCHER M., HINDERER J., FAVREAU G., BOY J.P., DE LINAGE C., CAPPELAERE B., LUCK B., OI M., LE MOIGNE N. (2010) The combination of satellite and in-situ gravimetric and hydrogeophysical measurements constrains water storage capacity in South West Niger. Abstract H11E-0851, presented at 2010 Fall Meeting, AGU, 13-17 Dec., San Francisco, California, USA. [poster]

(57) SCANLON B.R.*, LONGUEVERGNE L., FAVREAU G., ZHENG C., CAO G., SHEN, Y. (2010) Water Scarcity within the Context of Climate Change and Land Use Change and Linkages to Food Production in Semiarid Regions. Abstract ED13B-02, presented at 2010 Fall Meeting, AGU, 13-17 Dec., San Francisco, California, USA. [oral]

(56) NGOUNOU-NGATCHA B., FAVREAU G., DOUMNANG J.C., GONI I.B., NAZOUMOU Y., SEBAG D., LAIGNEL B., GENTHON P., LEDUC C., MUDRY J., DURAND A. (2010) International research collaboration as a tool for water resource management in the Lake Chad basin. In: "Aquifères transfrontaliers, défis et perspectives", ISARM Conference, 6-8 décembre 2010, UNESCO, Paris, France. [poster]

(55) NGOUNOU-NGATCHA B., FAVREAU G., DOUMNANG J.C., GONI I.B., NAZOUMOU Y., SEBAG D., LAIGNEL B., GENTHON P., LEDUC C., MUDRY J., DURAND A. (2010) Le LMI lac Tchad : un nouvel élan pour améliorer la gestion des ressources en eau dans le bassin du lac Tchad. In: “2nd International Conference, Climate, Sustainability and Development in semi-arid regions (ICID+18)”, 16-20th August 2010, Fortaleza, Brazil. [oral]

http://horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/divers15-08/010055260.pdf


(54) NGOUNOU NGATCHA B., LEDUC C., FAVREAU G., MUDRY J., LAIGNEL B., GENTHON P. (2010) Sustainable water resources management in the Lake Chad basin: problems and challenges. In: “2nd International Conference, Climate, Sustainability and Development in semi-arid regions (ICID+18)”, 16-20th August 2010, Fortaleza, Brazil. [oral]

(53) GONI I., FAVREAU G., ZARMA A. (2010) Historical changes in climate and lake Chad surface area in the Chad Basin. In: “2nd International Conference, Climate, Sustainability and Development in semi-arid regions (ICID+18)”, 16-20th August 2010, Fortaleza, Brazil. [oral]

(52) BOUBAKAR HASSANE A.**, FAVREAU G., LEDUC C., OUSMANE B., SOUMAILA A. (2010) Urban groundwater chemistry: the case of an unconfined aquifer in the city of Niamey (Niger). In: “7th IAHS International Groundwater Quality Conference (GQ10)”, June 13-18, Zurich, Switzerland. [Poster]

(51) FAVREAU G., BOUCHER M., LUCK B., PFEFFER J., GENTHON P., HINDERER J. (2009) First results of the Ghyraf (Gravity and Hydrology in Africa) Experiment: SW Niger. In: “3rd International AMMA Conference”, July, 2009, Ouagadougou, Burkina-Faso. Po.2B.11, p. 62. [poster]

(50) BOUCHER M.***, FAVREAU G., MASSUEL S., VOUILLAMOZ J.M., DESCLOITRES M., CAPPELAERE B., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A. (2009) Contribution of geophysical tools for constraining water balance in SW Niger. In: "3rd International AMMA Conference", July, 2009, Ouagadougou, Burkina-Faso. Po.2B.14, p. 66. [poster]

(49) IBRAHIM M.**, FAVREAU G., GENTHON P., NAZOUMOU Y., BOUBKRAOUI S., CAPPELAERE B. (2009) Gropundwater cooling is a marker if land use change in SW Niger. In: “3rd International AMMA Conference”, July, 2009, Ouagadougou, Burkina-Faso. [oral]

(48) BOUCHER M., FAVREAU G., MASSUEL S., VOUILLAMOZ J.M., DESCLOITRES M., CAPPELAERE B., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A. (2009) Contribution of MRS to groundwater modelling of an unconfined aquifer in SW Niger. In: “MRS 2009, 4th International Workshop on Magnetic Resonance Sounding”, octobre 2009, Grenoble, France. [oral]

(47) CHALIKAKIS K., DESCLOITRES M., MOUMOUNI A., LE COZ M., FAVREAU G., GENTHON P., LEGCHENKO A., OÏ M. (2009) Hydrogeophysical characterisation of the Komadougou Yobé valley aquifer, Lake Chad, Niger. In: "MRS 2009, 4th International Workshop on Magnetic Resonance Sounding", octobre 2009, Grenoble, France. [poster]

(46) PFEFFER J.**, BOUCHER M., HINDERER J., FAVREAU G., BOY J., DE LINAGE C., LUCK B., OÏ M. (2009) How absolute gravimetric measurements and magnetic resonance sounding surveys help to constrain water storage variability: the case of a semiarid, endoreic catchment in Sahelian Southwest Niger. In: "95th Journées Luxembourgeoises de Géodynamique", November 9-11, 2009, Luxembourg. [oral]

(45) PFEFFER J.**, BOUCHER M., HINDERER J., FAVREAU G., BOY J.P., DE LINAGE C., LUCK B., OI M. (2009) Annual water storage variability in southwest Niger: confrontation of absolute gravimetric measurements and magnetic resonance soundings surveys with hydrological observations. In: "AGU fall meeting", December 2009, San Francisco, USA, Eos Trans. AGU, 90(52), Fall Meet. Suppl. Abstract G43A-0717. [poster]

(44) REEDY R.C., FAVREAU G., GATES J.B., MUKHERJEE A., SCANLON B.R., ZHENG C., (2009) Sustainable water resources in semiarid agroecosystems. In: "AGU fall meeting", December 2009, San Francisco, USA, Eos Trans. AGU, 90(52), Fall Meet. Suppl. Abstract H11D-0819. [poster]

(43) GENTHON P., SYLVESTRE F., FAVREAU G., and the Lake Chad project team (2009) Water resources in the Lake Chad basin, assesment, uses and social organizations. In: "EGU General Assembly", April 2009, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts 11, EGU2009-3619-1, 2009. [poster]

(42) LE COZ M.**, GENTHON P., FAVREAU G. (2009) Stocahstic modelling of an heterogeneous porous media : the Komadougou Yobe Alluvial aquifer, Lake Chad Basin. In: "EGU General Assembly", April 2009, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts 11, EGU2009—11062-2, 2009. [poster]

(41) FAVREAU G., BOUCHER M., LUCK B., PFEFFER J., GENTHON P., HINDERER J. (2009) Seasonal changes in groundwater storage estimated by absolute ground gravity and MRS surveys in West Africa. In: "EGU General Assembly", April 2009, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts 11, EGU2009-0, 2009. [poster]

(40) FAVREAU G., SCANLON B.R., REEDY R.C. (2008) Impact of land clearing and irrigation on groundwater recharge in the Lake Chad Basin, Africa. In: "Geological Society of America joint meeting", October 2008, Houston, USA, Geological Society of America Abstracts with programs, 40, 6, p. 470. [poster]

(39) HINDERER J., DE LINAGE C., BOY J.P., GEGOUT P., MASSON F., LUCK B., BOCK. O., FAVREAU G., SÉGUIS L., GENTHON P. (2008) First gravity and geodetic results from the GHYRAF (Gravity and Hydrology in Africa) Experiment. In: "AGU fall meeting", December 2008, San Francisco, USA, Eos Trans. AGU, 89(53), G31B-0657. [oral]

(38) IBRAHIM M.**, GENTHON P., FAVREAU G., NAZOUMOU Y. (2008) Underground water temperature as a marker of infiltration in Sahel area. In: "AGU fall meeting", December 2008, San Francisco, USA, Eos Trans. AGU, 89(53), H53E-1132. [poster]

(37) LE COZ M.**, DELCLAUX F., GENTHON P., FAVREAU G. (2008) Impact of digital elevation model (DEM) aggregation methods on watershed properties for a flat regional basin. In: "AGU fall meeting", December 2008, San Francisco, USA, Eos Trans. AGU, 89(53), H11H-0863. [poster]

(36) BOUCHER M.**, FAVREAU G., VOUILLAMOZ J.M., LEGCHENKO A. (2008) Relationship between the MRS water content and the specific yield measured by pumping tests in south-west Niger. In: "EGU General Assembly", April 2008, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts, 10, EGU2008-A-7651. [poster]

(35) HINDERER J., DE LINAGE C., BOY J.P., MASSON F., GEGOUT P., SÉGUIS L., FAVREAU G., GENTHON P. (2008) How to combine hydrology and geodesy to investigate water storage changes ? The GHYRAF (Gravity and Hydrology in Africa) experiment. In: "EGU General Assembly", April 2008, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts, 10, EGU2008-A-09259. [poster]

(34) SÉGUIS L., KAMAGATÉ B., FAVREAU G., GALLE S., GOSSET M., LE BARBÉ L., PEUGEOT C., DESCLOITRES M., WUBDA M. (2008) Streamflow origins in a Soudanian crystalline bedrock catchment. Quantification of the different terms and variability. Implications for future modelling and new field investigations. In: "EGU General Assembly", April 2008, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts, 10, EGU2008-A-11274. [poster]

(33) BOUCHER M.**, FAVREAU G., VOUILLAMOZ J.M., MASSUEL S., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A. (2008) Characterization of aquifers by magnetic resonance soundings: an example in Niger. In: "Proceedings of the XIIIth World Water Congress", September 2008, Montpellier, France, 2 pp. [oral]

(32) DESCROIX L., ESTEVES M., BOUBKRAOUI S., LAPETITE J.M., BOUZOU MOUSSA I., MAMADOU I., LE BRETON E., FAVREAU G., CAPPELAERE B., OKECHUKWU A. (2008) Relation entre l’érosion et la diminution des débits vers l’aval au Sahel. In: "Proceedings of the XIIIth World Water Congress", September 2008, Montpellier, France. [poster]

(31) BEN AMMAR S., FAVREAU G., ZOUARI K., LEDUC C., BEJI R., MBAREK J. (2008) Approche géochimique de la vulnérabilité des eaux souterraines de la nappe phréatique de la plaine de Kairouan (Tunisie). In: "Proceedings of the XIIIth World Water Congress", September 2008, Montpellier, France, 8 pp. [oral] http://horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/divers12-11/010046581.pdf

(30) DELCLAUX F., LE COZ M., COE M., FAVREAU G., NGOUNOU-NGATCHA B. (2008) Confronting models and observation for evaluating hydrological change in the Lake



Chad Basin, Africa. In: "Proceedings of the XIIIth World Water Congress", September 2008, Montpellier, France, 12 pp. [oral] http://iwra.org/member/index.php?mainpage=&page=286&congressyear=2008

(29) ZAIRI R.**, SEIDEL J.L., FAVREAU G., ALOUINI A., BABA GONI I., LEDUC C. (2008) A comparative study of groundwater chemistry and dynamics within the shared aquifer of the lake Chad Basin, Niger and Nigeria. In: "Managing shared aquifer resources in Africa, third International Conference", UNESCO-IHP and OSS, May 2008, Tripoli, Libya. [poster]

(28) IBRAHIM M.**, FAVREAU G., NAZOUMOU Y., GENTHON P., BOUBKRAOUI S., CAPPELAERE B., DESCROIX L. (2007) Modeling of thermal groundwater flux after infiltration of surface water through ponds in south western Niger. In: "2nd international Conference AMMA", November 2007, Karlsruhe, Germany, pp. 291-292. [poster]

(27) FAVREAU G., BOUCHER M., MASSUEL S., VOUILLAMOZ J.M., DESCLOITRES M., LEBLANC M., TWEED S., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A., CAPPELAERE B. (2007) Land clearance and long-term changes in the water balance in semiarid Niger 2 – Quantifying an increase in groundwater recharge using a hydrogeophysical survey. In: "2nd international Conference AMMA", November 2007, Karlsruhe, Germany, pp. 292-293. [poster]

(26) FAVREAU G., LEBLANC M., MASSUEL S., TWEED S., BOULAIN N., CAPPELAERE B., LOIREAU M. (2007) Land clearance and long-term changes in the water balance in semiarid Niger 1 – Evidence of increased runoff using aerial photographs. In: "2nd international Conference AMMA", November 2007, Karlsruhe, Germany, pp. 76-77. [oral]

(25) NGOUNOU NGATCHA B., FAVREAU G., LEDUC C., MUDRY J., DJORET D. (2007) Environmental isotopes (18O, 2H, and 3H) as a tool in groundwater investigation in the Chad Basin. In: "XXXV IAH Congress, Groundwater and ecosystems”, September 2007, Lisbon, Portugal, Abstract book p. 576. [poster]

(24) VOUILLAMOZ J.M., FAVREAU G., MASSUEL S., BOUCHER M., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A. (2007) Usefulness of Magnetic Resonance Soundings to constrain groundwater modelling. In: "Near Surface 2007, 13th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics", 3-5 September, 2007, Istanbul, Turkey, 5 pp. [oral]

(23) FAVREAU G., CAPPELAERE B., MASSUEL S., LEBLANC M., SÉGUIS L., LEDUC C., (2006) Long-term impacts of land clearance and climate variability on water resources in semiarid Niger, Africa. In: "AGU fall meeting", December 2006, San Francisco, USA. Eos Trans. AGU, 87(52), Fall Meet. Suppl., Abstract H12D-03. [oral]

(22) FAVREAU G., CHELLI B.Z., TARHOUNI J., JEBNOUN N., OÏ M. (2006) Variabilité spatiale des flux internes d’une nappe libre surexploitée par mesure des gradients thermiques et géochimiques (Kairouan, Tunisie). In: "Conférence Scientifique Internationale « L’avenir des terres sèches », UNESCO Side Event Conference", juin 2006, Tunis, Tunisie, 1 p. [oral]

(21) VOUILLAMOZ J.M., FAVREAU G., MASSUEL S., BOUCHER M., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A. (2006) Contribution of MRS to a better understanding of aquifer recharge: preliminary results in Niger. In “Magnetic resonance sounding international workshop : a reality in applied hydrogeophysics", October 2006, Madrid, Spain. MRS 2006 Proceedings, ISBN: 84-7840-644-1, pp. 97-100. [oral]

(20) NGOUNOU NGATCHA B., MUDRY J., LEDUC C., FAVREAU G. (2006) The Lake Chad (central Africa) – water Resource management in a changing environment. In: "Third International Symposium on Integrated Water Resources Management", 26-28 September, 2006, Ruhr-University Bochum, Germany. P3-10, 1p. [poster]

(19) FAVREAU G., GUÉRO A., MASSUEL S., NAZOUMOU Y., DESCLOITRES M., LEBLANC M., CAPPELAERE B., DESCROIX L. (2005) La nappe phréatique en hausse du SO

http://iwra.org/member/index.php?mainpage=&page=286&congressyear=2008

Niger, un paradoxe Sahélien? Nouveau bilan et perspectives. In: "Proceedings of the AMMA International Conference", Décembre 2005, Dakar, Sénégal. [oral]

(18) KAMAGATÉ B.**, SÉGUIS L., FAVREAU G., SEIDEL J.L. (2005) Origins of the flows in a tropical bedrock basin in Benin (Donga, upstram of Oueme river). In: "Proceedings of the AMMA International Conference”, Décembre 2005, Dakar, Sénégal. [poster]

(17) DESCROIX L., CAPPELAERE B., BOUBKRAOUI S., FAVREAU G., NAZOUMOU Y., BOUZOU I., BOULAIN N., RABANIT M., BAILLEUL C., KONÉ A., MASSUEL S. (2005) Eau et végétation au Niger : L’implémentation du TT4. In: “Proceedings of the AMMA International Conference”, Décembre 2005, Dakar, Sénégal. [oral]

(16) LEBLANC M., TWEED S., HENSLEY C., FAVREAU G., MASSUEL S., LEDUC C. (2005) A changing drainage network observed from remote sensing in the Sahel and its impact on groundwater. In: “Where Waters Meet”, November 2005, Auckland, New-Zealand. Proceedings of the NZHS-IAH-NZSSS 2005 Conference, 9 pp. [oral]

(15) LEMOALLE J., FAVREAU G., SEIDEL J.L., ZAIRI R. (2005) Changes in Lake Chad water chemistry during a drought period. In: "EGU General Assembly", April 2005, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts 7, HS39, 06285. [poster]

(14) KAMAGATÉ B.**, FAVREAU G., SÉGUIS L., SEIDEL J.L. (2005) Geochemical approach of streamflow at various time scales in a tropical catchment (Benin, upper Oueme river). In: "EGU General Assembly”, April 2005, Vienna, Austria. Geophysical Research Abstracts 7, AS1.11, 04379. [poster]

(13) DELCLAUX F., FAROUX C., FAVREAU G., LEMOALLE J., NGO-DUC T. (2005) Sensitivity of hydrological model to land surface model outputs: application to Lake Chad basin, Central Africa. In: "EGU General Assembly”, April 2005, Vienna, Austria. Geophysical Research Abstracts 7, HS37, 06717. [oral]

(12) BORONINA A.***, FAVREAU G., COUDRAIN A., DIEULIN C., ZAÏRI R. (2005) Data scarcity in the large semiarid Lake Chad basin: incorporating environmental tracers as a priori information for groundwater modelling. In: "ModelCARE 2005 - fifth international conference on Calibration and Reliability in Groundwater Modelling", June 2005, The Hague, The Netherlands. Pre-published proceedings, pp. 3-8. [poster]

(11) FAVREAU G., SEIDEL J.L., LEDUC C., MARLIN C., MARIOTTI A. (2004) Land clearance as the cause of groundwater nitrate increase in semiarid Niger: evidence using nitrate isotopes. In: “International Workshop on the Application of Isotopes Techniques in Hydrological and Environmental Studies”, septembre 2004, UNESCO, Paris, France, pp. 105-106. [Poster]

(10) SEIDEL J.L., COUDRAIN A., FAVREAU G., CLAUDE C., CONDOM T., LOUBET M. (2004) Application of strontium isotopes to the hydrology of semi-arid areas: Andean Altiplano and Lake Chad basin. In: “International Workshop on the Application of Isotopes Techniques in Hydrological and Environmental Studies”, septembre 2004, UNESCO, Paris, France, pp. 225-226. [Poster]

(9) KAMAGATÉ B.**, FAVREAU G., SÉGUIS L., SEIDEL J.L., LE BARBÉ L. (2004) Flux «nappe-rivière» en milieu tropical de socle au Bénin (Haut-Ouémé). In: “20e colloque de Géologie Africaine", juin 2004, BRGM, Orléans, France. p. 221. [oral]

(8) FAVREAU G., COOK P.G. (2003) Determining natural groundwater influx to a tropical river using Rn-222, CFCs and ionic environmental tracers. In: "EGS-AGU-EUG Joint Assembly", avril 2003, Nice, France. Geophysical Research Abstracts 5, HS28, 03825. [poster]

(7) FAVREAU G., LEDUC C., SEIDEL J.L., OUSMANE S.D., MARIOTTI A. (2003) Land clearance and nitrate-rich groundwater in a Sahelian aquifer, Niger. In: "Hydrology of Mediterranean and Semiarid Regions", avril 2003, Montpellier, France. IAHS Publ. 278, pp. 163-167. [oral]

(6) TAUPIN J.D., GAULTIER G., FAVREAU G., LEDUC C., RAMIREZ E. (2003) Étude isotopique des précipitations sahéliennes à l’échelle de l’événement : relation avec

les paramètres météorologiques et le type de précipitation. In: "Hydrology of Mediterranean and Semiarid Regions", avril 2003, Montpellier, France. IAHS Publ. 278, pp. 179-185. [oral]

(5) FAVREAU G., LEDUC C. (2002) Hausse des nitrates et de la recharge en nappe libre semiaride : impacts naturels du déboisement au Sahel sub-saharien (Niger). In: "Eau et Environnement : Reconstitution, Gestion et Aménagement", Séminaire International du Laboratoire de Radio‐Analyse et Environnement de l’Ecole Nationale des Ingénieurs de Sfax, 29/10 – 01/11/2002, Sousse, Tunisie, p. 14. [oral]

(4) FAVREAU G., LEDUC C., MARLIN C. (2001) Groundwater recharge increase induced by land-use change: comparison of hydrodynamic and isotopic estimates in semiarid Niger. In: "Impact of human activity on groundwater dynamics", 6th IAHS Assembly, July 2001, Maastricht, The Netherlands. IAHS Publ. 269, pp. 67-74. [oral]

(3) LEDUC C., FAVREAU G., MARLIN C., DRAY M. (2000) Comparison of recharge estimates for the two largest aquifers in Niger based on hydrodynamic and isotopic data. In: "Tracers and modelling in hydrogeology, TRAM’2000 Conference", Mai 2000, Liège, Belgium. IAHS Publ. 262, pp. 391-399. [oral]

(2) FAVREAU G. MARLIN C., LEDUC C. (1999) Isotopic and hydrodynamic estimates of the Continental Terminal water-table recharge near Niamey (Niger). In: "Isotopes geochemistry models: constraint of groundwater flow and transport dynamics", 24th General Assembly of the European Geophysical Society, 19-23 April 1999, The Hague, The Netherlands. Geophysical Research Abstracts 1, 2. [oral]

(1) FAVREAU G., LEDUC C. (1998) Fluctuations à long terme de la nappe phréatique du Continental Terminal près de Niamey (Niger) entre 1956 et 1997. In: "Abidjan’98, Water Resources variability in Africa during the XXth century", Novembre 1998, Abidjan, Côte d’Ivoire. IAHS Publ. 252, pp. 253-258. [oral]

3.2.1.2 – Sans acte ou résumé publiés (10) FAVREAU G., HECTOR B., BOUCHER M. (2017) Devenir des eaux souterraines et de

surface. In: "Journées sur le suivi de long terme du climat et de l'environnement", Octobre 2017, Agrhymet, Niamey, Niger. [oral]

(9) GALLE S., GRIPPA M., PEUGEOT C., BOUZOU MOUSSA I., CAPPELAERE B., DEMARTY J., MOUGIN E., ALHASSANE A, ADJOMAYI P., AFOUDA S., AGBOSSOU E.K., ARJOUNIN M., BA A., BARRAL H., BOUBKRAOUI S., BOUCHER M., BOUKARI M., CAZENAVE F., CHAFFARD V., CHAZARIN J.P., COHARD J.M., DESCLOITRES M., DOSSOU M., FAVREAU G., GANGNERON F., GOSSET M., GUYARD H., HECTOR B., HIERNAUX P., ISSOUFOU B.A., KERGOAT L., KONÉ A., LAWIN E., LEBEL T., MAINASSARA I., MALAM ABDOU M., MALAM ISSA O., NAZOUMOU Y., OÏ M., OSSENATOU M., OUANI T., PANTHOU G., PELLARIN T., QUANTIN G., SEGHIERI J., SÉGUIS L., SOUMAGUEL N., VOUILLAMOZ J.M., WUBDA M., ZANNOU A., AGO E.E., ALLE C., ALLIES A., ARPIN-PONT F., AWESSOU B., CASSE C., DARDEL C., DIALLO B., DIAWARA M., DO T., FATRAS C., GAL L., GASCON T., GIBON F., INGATAN A., KEMPF J., KOTCHONI V., LAWSON F., LOUVET S., MASON E., NGUYEN C. C., PERRIMOND B, RICHARD A., ROBERT E., ROMAN C., VELLUET C., WILCOX C. (2017) AMMA-CATCH : un observatoire hydrologique, météorologique et écologique de long terme en Afrique de l’Ouest : résultats importants et données disponibles. In "Journées sur le suivi de long terme du climat et de l'environnement", Octobre 2017, Agrhymet, Niamey, Niger. [oral]

(8) LEDUC C., FAVREAU G.* (2017) Examples of groundwater modeling in the northwestern part of the Lake Chad Basin. In: “Lake Chad Basin Groundwater modeling Workshop”, 22-24 May 2017, LCBC-World Bank meeting, UNESCO Headquarters, Paris, France. [oral]

(7) FAVREAU G.* (2011) GRACE detection of water table rises in the Iullemmeden Basin. In: "IWMI Research Project: Groundwater in Sub-Saharan Africa: Implications for food security and livelihoods", 23-27 May 2011, ILRI, Addis Ababa, Ethiopia [oral].

(6) FAVREAU G., NGOUNOU NGATCHA B. (2010) Un projet de laboratoire mixte international autour du Lac Tchad. In: "Session Afrique du 8ème Forum Mondial du développement Durable « Sauver le Lac Tchad »", 29-31 octobre 2010, N’Djamena, Tchad. [oral]

(5) HINDERER J., DE LINAGE C., BOY J.P., GEGOUT P., MASSON F., LUCK B., LITTEL F., BOCK. O., SÉGUIS L., FAVREAU G., GENTHON P. (2008) Premiers résultats du projet GHYRAF (Gravité et Hydrologie en Afrique). In: "Colloque de l’Année Internationale de la Planète Terre, L’eau dans tous ses états", UNESCO, novembre 2008, Paris, France. http://cnfgg.eu/colloques/2008_ColloqueCNFG2/programme-final_2008.html [oral]

(4) CAPPELAERE B., BOULAIN N., SÉGUIS L., FAVREAU G., ISSOUFOU H.B., RAMIER D., DEMARTY J., SEGHIERI J., BOUCHER M., VELLUET C., IBRAHIM M., PEUGEOT C., MASSUEL S., DESCROIX L., LAURENT J.P., Oï M., CHAZARIN J.P., CHARVET G., BENARROSH N., BEN TAHAR V., BOUBKRAOUI S. (2011) Eau bleue, eau verte, production végétale: modélisation des changements éco-hydrologiques dans un petit bassin-versant sahélien (sud-ouest Niger). In: "6èmes Journées Scientifiques 2iE", 4-8 avril 2011, Ouagadougou, Burkina Faso. [oral]

(3) CAPPELAERE B., BOULAIN N., DECHARME B., PELLARIN T., SAUX-PICART S., MASSUEL S., VISCHEL T., LEBEL T., DESCROIX L., FAVREAU G., OTTLE C., ZRIBI M., LAURENT J.P., ANDRÉ C., COUDERT B., DE ROSNAY P. (2006) A quick overview of hydrologic and vegetation modeling on the Amma-Niger meso-site. In: “AMMA SOP Debriefing and Preparation of Process Studies” Workshop (Land surface modeling Session), novembre 2006, Toulouse, France. [oral]

(2) CAPPELAERE B., BOULAIN N., MASSUEL S., FAVREAU G., KONÉ A., DESCROIX L., (2006) Water budget estimates at local and meso-scales on the Amma-Niger site. In: “AMMA SOP Debriefing and Preparation of Process Studies” Workshop (Water cycle Session), novembre 2006, Toulouse, France. [oral]

(1) DESCROIX L., BOUBKRAOUI S., BOULAIN N., CAPPELAERE B., FAVREAU G., ALASSANE A., KONÉ A., LAURENT J.P., METAYER F., RAMIER D., TIMOUK F., CHEHBOUNI G., EZZAHAR J., HOEDJES J. (2006) Field investigations of hydrological processes on the AMMA-Niger site. In: “AMMA SOP Debriefing and Preparation of Process Studies” Workshop (Land surface processes Session), novembre 2006, Toulouse, France. [oral]

3.2.2 - Conférences, colloques, congrès, meetings, symposiums ou workshops

nationaux 3.2.2.1 – Avec acte ou résumé publiés

(21) LAMBS L., MOUSSA I., WALCKER R., MOUGIN E., GRIPPA M., FAVREAU G. (2017)

Understanding the west Africa monsoon at his northern limit in Sahel, the Hombori site in Mali. In: “Conférence Ecologie Fonctionnelle et Environnement (FEE Conference)", 11-12 Juillet 2017, Toulouse, France, 1 p. https://fee2017.sciencesconf.org/ [poster]

http://cnfgg.eu/colloques/2008_ColloqueCNFG2/programme-final_2008.html

https://fee2017.sciencesconf.org/

(20) BOUCHER M., NGOUNOU NGATCHA B., FAVREAU G., LEE J., GONI I.B., FEUMBA R. (2016) Etude Hydrogéophysique d’un aquifère sédimentaire côtier en contexte tropical péri-urbain: cas de Douala. In: "10e colloque GEOFCAN (Approche géophysique et structurale de l’organisation spatiale et du fonctionnement des Couvertures pédologiques Anthropisées et Naturelles)", 8-9 novembre 2016, Bondy, 4 pp. http://www.brgm.fr/evenement/geofcan-2016 [oral]

(19) FAVREAU G. (2013) The sahelian paradox re-investigated by GRACE. In: "Colloque G2, Géodésie-Géophysique", 13-15 novembre 2013, Rennes. [oral]

(18) BOUCHER M., PFEFFER J., FAVREAU G., LEGCHENKO A., CAPPELAERE B., HINDERER J., NAZOUMOU Y. (2011) Suivi des variations spatio-temporelles du stock d’eau près d’une mare endoréique au Sahel par résonance magnétique des protons et par gravimétrie. In: "36e Journées du GFHN – 8e colloque GEOFCAN réunis - Milieux poreux et géophysique", 29 novembre – 1er décembre 2011, Orléans, pp 33-36. https://colloque4.inra.fr/gfhn_geofcan_2011 [oral]

(17) IBRAHIM M.**, FAVREAU G., SEIDEL J.L., OUSMANE B. (2010) Impact de l’irrigation sur la salinisation des sols et des eaux souterraines dans la vallée de la Komadougou Yobé (Bassin du Lac Tchad, Niger). In: "23e Réunion des Sciences de la Terre", 25-29 octobre 2010, Bordeaux. [oral]

(16) HENRI C.*, BOUCHER M., NAZOUMOU Y. FAVREAU G. (2010) Apport de la résonance magnétique des protons (RMP) à la modélisation hydrogéologique à proximité d’une mare endoréique au Sahel. In: "23e Réunion des Sciences de la Terre", 25-29 octobre 2010, Bordeaux. [poster]

(15) TREMOY G.**, VIMEUX F., CATTANI O., SOULEYE I., MINSTER B., PATRIS N., FAVREAU G., OÏ M., RISI C. (2010) Simultaneous measurements of stable water isotopes in vapor and precipitation during the 2010 African monsoon over Niamey, Niger: improvement of our knowledge for isotopic fractionation in convective systems. In: "6e Congrès de la Société Française des Isotopes Stables", 26-29 Octobre 2010, Toulouse, p. 80. [poster]

(14) BOUCHER M.***, PFEFFER J., FAVREAU G., HINDERER J. (2009) Variation du stock d’eau souterrain au SW Niger estimée par gravimétrie et résonance magnétique des protons. In: "Colloque G2", 18 novembre 2009, Strasbourg. [oral]

(13) PFEFFER J.**, BOUCHER M., HINDERER J., FAVREAU G., BOY J.P., DE LINAGE C., LUCK B., OÏ M. (2009) How absolute gravimetric measurements and magnetic resonance sounding surveys help to constrain water storage variability? The case of a semiarid, endoreic catchment in Sahelian Southwest Niger. In: "Colloque G2", 18 novembre 2009, Strasbourg. http://www-g.oca.eu/heberges/pnaf/CNFG2/Workshop/2009_ColloqueG2/ [oral]

(12) FAVREAU G., SCANLON B.R., REEDY R.C., OÏ M., LE COZ M., AMBOUTA KARIMOU J.M. (2008) Impact du déboisement et de l’irrigation sur la nappe phréatique dans le bassin du Lac Tchad : premiers résultats. In : "33e journées scientifiques du GFHN, Impact de l’usage du sol sur les ressources en eau souterraine", octobre 2008, Avignon, p. 72. [poster]

(11) FAVREAU G.*, DELCLAUX F., LEMOALLE J., MALEY J. (2008) Hydrological variability of the Lake Chad Basin since the Holocene. In: "Les déserts d’Afrique et d’Arabie: Environnement, climat et impact sur les populations", Colloque de l’Académie des Sciences, Institut de France, 8-9 septembre 2008, Paris. http://www.academie-sciences.fr. [oral]

(10) LE COZ M.**, DELCLAUX M., GENTHON P., FAVREAU G. (2008) Hydrological model sensitivity to basin topography on lake Chad, Africa. In: "Les déserts d’Afrique et d’Arabie: Environnement, climat et impact sur les populations", Colloque de l’Académie des Sciences, Institut de France, 8-9 septembre 2008, Paris. http://www.academie-sciences.fr [poster]

(9) FAVREAU G., BOUCHER M., VOUILLAMOZ J.M., DESCLOITRES M., MASSUEL S., NAZOUMOU Y., LEGCHENKO A. (2007) Apport des sondages TDEM et RMP à une meilleure estimation des paramètres de la modélisation d’un aquifère libre en milieu

http://www.brgm.fr/evenement/geofcan-2016

https://colloque4.inra.fr/gfhn_geofcan_2011

http://www-g.oca.eu/heberges/pnaf/CNFG2/Workshop/2009_ColloqueG2/

http://www-g.oca.eu/heberges/pnaf/CNFG2/Workshop/2009_ColloqueG2/

http://www.academie-sciences.fr/



semi-aride (Niger). In: "6e colloque GEOFCAN "Géophysique des Sols et des Formations Superficielles", Septembre 2007, Bondy, pp. 95-98. http://www.sisyphe.upmc.fr/~geofcan07/pdf/gf6_favreau.pdf [oral]

(8) FAVREAU G.*, ARDOIN-BARDIN S., BABA GONI I., BORONINA A., CONDOM T., COUDRAIN A., DELCLAUX F., DEZETTER A., GASSE F., GAULTIER G., GUÉRO A., HABOU L., LEBLANC M., LEDUC C., LEMOALLE J., LOUBET M., NGOUNOU-NGATCHA B., NIEL H., RAZACK M., SEIDEL J.L., TRAVI Y., VALLET-COULOMB C., VAN-EXTER S., ZAÏRI R. (2005) Impacts climatiques et anthropiques sur le fonctionnement hydrologique dans le bassin du lac Tchad. In: "ECCO, Ecosphère Continentale, 1er Colloque de Restitution Scientifique", décembre 2005, Toulouse, pp. 429-434. [poster]

(7) CAPPELAERE B., DESCROIX L., ZRIBI M., BARON C., BOULAIN N., ALI A., GIGNOUX J., MASSUEL S., BALME M., VISCHEL T., NAZOUMOU Y., TRAORE S., BOUBKRAOUI S., RABANIT M., BAILLEUL C., ALASSANE H., LAURENT J.P., LEBEL T., FAVREAU G. (2005) OVNI : Cycle hydrologique et végétation au Niger. In: "ECCO, Ecosphère Continentale, 1er Colloque de Restitution Scientifique", décembre 2005, Toulouse, pp. 417-422. [poster]

(6) GALLE S., SÉGUIS L., ARJOUNIN M., BARIAC T., BOUCHEZ J.M., BRAUD I., COHARD J.M., DESCLOITRES M., FAVREAU G., KAMAGATÉ B., LAURENT J.P., LE LAY M., MALINUR F., PEUGEOT C., ROBAIN H., SEGHIERI J., SEIDEL J.L., VARADO N., ZIN I., ZRIBI M. (2005) Evaluation des termes du bilan hydrologique sur le bassin versant de la Donga par mesure et modélisation. In : "ECCO, Ecosphère Continentale, 1er Colloque de Restitution Scientifique", décembre 2005, Toulouse, pp. 411-416. [poster]

(5) SÉGUIS L., GALLE S., ARJOUNIN M., BOUBKRAOUI S., BOUCHEZ J.M., BRAUD I., CAZENAVE F., DEPRAETERE C., GOSSET M., LAURENT J.P., LE BARBÉ L., MALINUR F., CAPPELAERE B., FAVREAU G., PEUGEOT C., SEIDEL J.L., DEMAREZ V., LE DANTEC V., SEGHIERI J., BARIAC T., BIRON P., RICHARD P., AFOUDA A., DESCLOITRES M., LEGCHENKO A., ROBAIN H., CAMERLYNCK C., OTTLE C., ZIN I., ZRIBI M., JACQUIN F., KAMAGATÉ B., LAWIN E., LE LAY M., VARADO N., ZAHIRI E.P. (2004) Caractérisation des processus hydrologiques sur le super-site de la Donga. Haut bassin de l’Ouémé (Bénin), ORE AMMA-CATCH. In : Atelier Instrumentation et Expérimentation, 23-24 mars 2004, INSU – METEO France – IFREMER, Paris, 6 pp. [oral] http://horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/divers12-11/010050237.pdf

(4) MASSUEL S.**, FAVREAU G., DESCLOITRES M., LE TROQUER Y., ALBOUY Y., CAPPELAERE B. (2003) Infiltration profonde à travers une zone d’épandage sableuse de versant au Niger semi-aride : évidence par modélisation hydrologique et reconnaissance géophysique. In: "4e colloque GEOFCAN: Géophysique des Sols et des Formations Superficielles", septembre 2003, Paris, pp. 46-49. [oral]

(3) FAVREAU G.*, COOK P.G. (2002) Flux nappe - rivière estimés à partir de traceurs naturels ioniques et gazeux (Rn-222, CFCs), Australie tropicale. In: "19ème Réunion des Sciences de la Terre", avril 2002, Nantes, p. 118. [oral]

(2) LEDUC C., FAVREAU G., MARLIN C., CAPPELAERE B., DRAY M., GALLE S., MARTIN-ROSALES W., MOUGENOT B., OLIVE P., PEUGEOT C., SÉGUIS L., TAUPIN J.D. (2000) Approches hydrodynamique et géochimique du fonctionnement hydrologique de la dépression piézométrique fermée du Kori de Dantiandou (Niger occidental). In: "Colloque PNRH 2000", mai 2000, pp. 303-310. [poster] http://horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/divers15-09/010024466.pdf

(1) FAVREAU G.*, MARLIN C., LEDUC C. (2000) Une dépression piézométrique naturelle en zone semi-aride: contraintes initiales, évolution récente. In: "18ème Réunion des Sciences de la Terre", avril 2000, Paris, p. 130. [oral]

http://www.sisyphe.upmc.fr/%7Egeofcan07/pdf/gf6_favreau.pdf





3.2.2.2 – Sans acte ou résumé publiés (8) FAVREAU G.* (2017) Groundwater response to environmental changes in the Sahel.

In: "Workshop: People and water – Perspectives on past and present relationships via hydrology, paleohydrology and archaeology". IMéRA, Maison des Astronomes, 15 juin 2017, Marseille. https://imera.univ-amu.fr/en/agenda/seminaire-people-and-water-perspectives-on-past-and-present-relationships-via-hydrology [oral].

(7) FAVREAU G., BOUCHER M. (2017) Interactions eaux souterraines – eaux de surface dans le bassin du fleuve Niger. In : "Workshop : Journées du Fleuve Niger : enjeux scientifiques, enjeux opérationnels, apport des mesures spatiales et préparation de la future mission altimétrique haute-résolution SWOT", Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), 14-15 septembre 2017, Toulouse. [oral]. http://www.obs-mip.fr/recherche/actions-transversales/hytroos

(6) IBRAHIM M.**, FAVREAU G., SEIDEL J.L., OUSMANE B. (2010) Impact de l’occupation des sols sur la nappe phréatique dans le bassin du Tchad. In: "Colloque SAHELP : La vulnérabilité du Sahara et du Sahel : les leçons du passé", 10-11 juin 2010, Montpellier. [poster].

(5) FAVREAU G., ZAÏRI R., SEIDEL J.L., GONI I.B., BOUCHER M., OÏ M. (2010) Variabilité passée et actuelle des flux surface-souterrain dans le Bassin du Lac Tchad. In: "Colloque SAHELP : La vulnérabilité du Sahara et du Sahel : les leçons du passé", 10-11 juin 2010, Montpellier. [oral].

(4) LE COZ M.**, DELCLAUX F., GENTHON P., FAVREAU G. (2010) Agrégation d'un Modèle Numérique de Terrain (MNT) dans le cadre d'une modélisation hydrologique du bassin du Lac Tchad. In: Colloque SAHELP : La vulnérabilité du Sahara et du Sahel: les leçons du passé", 10-11 juin 2010, Montpellier. [poster].

(3) CAPPELAERE B., BOULAIN N., DECHARME B., PELLARIN T., SAUX-PICART S., MASSUEL S., VISCHEL T., LEBEL T., DESCROIX L., FAVREAU G., OTTLÉ C., ZRIBI M., LAURENT J.P., ANDRÉ C., COUDERT B., DE ROSNAY P. (2006) A quick overview of hydrologic and vegetation modeling on the Amma-Niger meso-site. In: “AMMA SOP Debriefing and Preparation of Process Studies Workshop” (Land surface modeling Session), 6-10 novembre 2006, Toulouse. [oral].

(2) DESCROIX L., BOUBKRAOUI S., BOULAIN N., CAPPELAERE B., FAVREAU G., ALHASSANE A., KONÉ A., LAURENT J.P., METAYER F., RAMIER D., TIMOUK F., CHEHBOUNI G., EZZAHAR J., HOEDJES J. (2006) Field investigations of hydrological processes on the AMMA-Niger site. In: “AMMA SOP Debriefing and Preparation of Process Studies Workshop” (Land surface processes Session), 6-10 novembre 2006, Toulouse. [oral].

(1) CAPPELAERE B., BOULAIN N., MASSUEL S., FAVREAU G., KONÉ A., DESCROIX L. (2006) Water budget estimates at local and meso scales on the Amma-Niger site. In: “AMMA SOP Debriefing and Preparation of Process Studies Workshop” (Water cycle Session), 6-10 novembre 2006, Toulouse. [oral].

https://imera.univ-amu.fr/en/agenda/seminaire-people-and-water-perspectives-on-past-and-present-relationships-via-hydrology

https://imera.univ-amu.fr/en/agenda/seminaire-people-and-water-perspectives-on-past-and-present-relationships-via-hydrology

http://www.obs-mip.fr/recherche/actions-transversales/hytroos

___________________________________________________________ 3.3 – RAPPORTS DE RECHERCHE ___________________________________________________________ 3.3.1 – Rapports techniques avec comité de lecture

(3) DJORET D., FAVREAU G. (2014) Ressources en eau souterraine et relations avec le lac. In: Le développement du Lac Tchad : situation actuelle et futurs possibles. Expertise collégiale réalisée par l'IRD à la demande de la Commission du Bassin du Lac Tchad. Contributions intégrales des experts, Marseille, IRD, 2014, pp. 59-78. ISSN 1633-9924.

(2) LEMOALLE J., MAGRIN G., NGARESSEM G.M., NGOUNOU NGATCHA B., RAIMOND C., ISSA S., AMADOU B., DJORET D., FAVREAU G., GONI I.B., GUERIN H., REOUNDJI F., SYLVESTRE F., WAZIRI M., ABDOURAHAMANI M., BOUVAREL M., MBAGOGO A., MUGELE R., FOUGOU H.K. (2014) Le développement du Lac Tchad: situation actuelle et futurs possibles. Expertise collégiale réalisée par l'IRD à la demande de la Commission du Bassin du Lac Tchad. Contributions intégrales des experts. Marseille, IRD, 2014, 638 p. ISBN 978-2-7099-1836-7.

(1) BOUCHER M., FAVREAU G., MASSUEL S., VOUILLAMOZ J.M. (2006) Caractérisation hydrogéologique de l’aquifère libre du Continental Terminal 3 (CT3) au Niger par la méthode de Résonance Magnétique Protonique (RMP). Rapport final BRGM - IRD, BRGM/RP-54746-FR, Orléans, Juillet 2006, 106 pp. http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-54746-FR.pdf

3.3.2 – Rapports techniques sans comité de lecture (5) FAVREAU G., NAZOUMOU Y. (2010) Ressources en eau dans la région de Tillabéri

(Niger). Potentiel de mise en valeur par l’agriculture irriguée. IRD-GIZ, Niamey, Niger, 72 pp.

(4) FAVREAU G., DESCHAMPS P., DAOUDA M., ZARMA A. (2009) Isotope geochemistry investigations of confined aquifers of the Chad basin in Borno and Yobe states (Nigeria). Rapport technique, IRD, Niger - Université de Maiduguri, Nigéria, 13 pp.

(3) BOUCHER M., CAPPELAERE B., FAVREAU G. (2008) Apport de la géophysique à la modélisation hydrodynamique du bassin du kori de Dantiandou (Niger). Rapport AMMA-EU, Montpellier, France, 12 pp.

(2) DESCLOITRES M., FAVREAU G., VOUILLAMOZ J.M., BOUCHER M. (2007) Projet hydrogéophysique Niger – Sondages électromagnétiques TDEM novembre-décembre 2006. Rapport de mission IRD-BRGM, Mai 2007, Grenoble, France, 120 pp.

(1) DESCROIX L., CAPPELAERE B., FAVREAU G., LEBEL T. (2005) Enhanced Observation Period (EOP) integrative studies on the Niger meso-site, AMMA International Implementation Plan – Version 2.0, 23 pp. The International Implementation Plan Version 3.0, May 2006, Paris, France. http://horizon.documentation.ird.fr/exl-doc/pleins_textes/divers16-08/010059608.pdf

3.3.3 – Rapports universitaires (2) FAVREAU G. (2000) Caractérisation et modélisation d'une nappe phréatique en

hausse au Sahel : dynamique et géochimie de la dépression piézométrique naturelle

http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-54746-FR.pdf



du kori de Dantiandou (sud-ouest du Niger). Thèse de doctorat, Université de Paris-Sud, Orsay, France, 348 pp. [publié en 2010 sous le titre abrégé : "Caractérisation et modélisation d’un aquifère libre en hausse au Sahel". Editions Universitaires Européennes, ISBN 978-613-1-51565-1, 361 pp.]. cf. http://www.secheresse.info/spip.php?article48728

(1) FAVREAU G. (1996) Modélisation locale de la recharge de la nappe phréatique sur le site de Wankama (Sud-Ouest du Niger). Diplôme d’Etudes Approfondies, Hydrologie et Hydrogéologie : Géostatistique et Géochimie, Université de Paris-Sud, Orsay, France, 83 pp.

http://www.secheresse.info/spip.php?article48728

_______________________________________________________________________ 3.4 – DIFFUSION DE LA CULTURE SCIENTIFIQUE ___________________________________________________________ * : doctorant·e co-auteur·e 3.4.1 – Articles de vulgarisation (3) FAVREAU G. (2010) Peut-on ralentir l’avancée du désert ? Wapiti (magazine

mensuel de science et de nature pour les 7-12 ans), no 279, juin 2010, pp. 28-29. (2) SYLVESTRE F., DESCHAMPS P., FAVREAU G., DOUMNANG J.C., MALLAH B.E. (2010)

L’histoire paléohydrologique du Lac tchad : enseignements sur les changements climatiques. Le Scientifique (Niger ; Mensuel sous-régional d’informations sur la recherche scientifique), no spécial "Fête de la Science", novembre 2010, p.14.

(1) FAVREAU G., LEBLANC M. (2010) Le méga-lac Tchad. Petit Futé "Tchad", édition 2010-2011, Octobre 2010, p. 23.

3.4.2 – Supports de communication institutionnels (IRD)

3.4.2.1 – Chapitre d’ouvrages de vulgarisation (1) SYLVESTRE F., LEMOALLE J., FAVREAU G. (2012) Vulnérabilité du Lac Tchad. In:

“Water at the Heart of Science”. ISBN 978-2-7099-1723-0, IRD Editions, Marseille, France, pp. 96–97.

3.4.2.2 – Fiches d’actualité scientifique (2) FAVREAU G. (2008) Scruter la transformation du Sahel depuis le ciel. Fiche

d’Actualités scientifiques de l’IRD, n° 303, juillet 2008. (1) FAVREAU G., LEDUC C., LEBLANC M. (2006) Le "Méga-lac" Tchad révélé par

télédétection. Fiche d’Actualités scientifiques de l’IRD, n° 240, avril 2006.

3.4.2.3 – Rapport d’activité (1) GENTHON P., SYLVESTRE F., FAVREAU G. (2009). Le Lac Tchad : S’adapter à une

ressource en eau fluctuante. Rapport d’activité IRD 2008, p. 19. 3.4.2.4 – Journal "Sciences au Sud" (15) FAVREAU G., MARCEL M. (2017) L’eau, objet de travail commun. Sciences au Sud,

84, Planète IRD, p. 12. (14) SYLVESTRE F., BOUCHEZ C.*, DESCHAMPS P., FAVREAU G. (2017) Eaux

souterraines et variabilité du Lac Tchad. Sciences au Sud, 84, Planète IRD, p. 13.

(13) BOUCHER M., FAVREAU G. (2015) Géoscientifiques sans frontières. Sciences au Sud, 79, Formation, p. 6.

(12) VIMEUX F., FAVREAU G. (2015) Les isotopes de l’eau au service du Sud. Sciences au Sud, 77, Formation, p. 6.

(11) NAZOUMOU Y., FAVREAU G. (2011) Quand la frontière varie au fil de l’eau. Sciences au Sud, 61, Recherches, p. 8.

(10) SEIDEL J.L., FAVREAU G. (2011) Eaux douces et nappe salée. Sciences au Sud, 61, Recherches, p. 10.

(9) FAVREAU G., LEMOALLE J., SYLVESTRE F. (2011) Lac Tchad : vulnérabilité d’une ressource partagée. Sciences au Sud, 61, Recherches, p. 7.

(8) FAVREAU G., NAZOUMOU Y. (2011) Irriguer le Sahel nigérien. Sciences au Sud, 58, Valorisation, p. 11.

(7) FAVREAU G. (2010) Au chevet du Lac Tchad. Sciences au Sud, 57, Planète IRD, p. 13.

(6) GENTHON P., SÉGUIS L., FAVREAU G. (2009) Le gravimètre, nouvel outil pour l’hydrologue. Sciences au Sud, 50, Planète IRD, p. 12.

(5) FAVREAU G., SCANLON B. (2008) Niamey-Texas. Sciences au Sud, 48, Planète IRD, p. 13.

(4) KAMAGATÉ B.*, SÉGUIS L., FAVREAU G. (2007) Soutenance de thèse de Bamory Kamagaté. Sciences au Sud, 37, Planète IRD, p. 12.

(3) FAVREAU G., VOUILLAMOZ J.M., NAZOUMOU Y. (2006) La RMP mesure la nappe phréatique. Sciences au Sud, 36, Valorisation, p. 11.

(2) FAVREAU G., LEDUC C., MALEY J. (2006) Le Lac Tchad au fil du temps. Sciences au Sud, 35, Actualités, pp. 1-2.

(1) FAVREAU G., LEMOALLE J. (2004) Le Lac Tchad sous influence climatique. Sciences au Sud, 25, Actualités, p. 3.

3.4.2.5 – Actualités en lien avec la formation sur des sites institutionnels (3) FAVREAU G., BOUCHER M., NGOUNOU NGATCHA B. (2016) L’année seconde du

projet Géoscientifiques sans frontière au Cameroun, Douala (01/06/2016). http://www.cameroun.ird.fr/toute-l-actualite/l-actualite/l-annee-seconde-du-projet-geoscientifiques-sans-frontieres-au-cameroun-douala ; www.ambafrance-cm.org

(2) FAVREAU G., NAZOUMOU Y. (2010) Niger: des lycéens sur le terrain. IRD recto verso, no. 89, mars 2010, p.2. [02/2010 : Visite de terrain d’élèves du Lycée Jean Monnet de Montpellier sur le site d’étude du Soere Amma-Catch au Niger]. http://www.ird.ne/evenements/lyceejm.htm

(1) FAVREAU G. (2009) Participation de 4 étudiants nigériens de niveau Master de l’Université Abdou Moumouni de Niamey aux journées scientifiques de 2iE, Ouagadougou, Burkina-Faso. http://www.ird.bf/article.php3?id_article=1137

http://www.cameroun.ird.fr/toute-l-actualite/l-actualite/l-annee-seconde-du-projet-geoscientifiques-sans-frontieres-au-cameroun-douala

http://www.cameroun.ird.fr/toute-l-actualite/l-actualite/l-annee-seconde-du-projet-geoscientifiques-sans-frontieres-au-cameroun-douala

http://www.ambafrance-cm.org/

http://www.ird.ne/evenements/lyceejm.htm

http://www.ird.bf/article.php3?id_article=1137

3.4.3 – Interventions ou sollicitations dans les médias

média date, lieu Emission / rubrique ; sujet

16/09/2008 Montpellier

"Bonne Pioche au Sahel", Reportage, «Agriculture», 6 pp.

12-13/04/2003 Niamey, Niger

Vivre au 21e siècle / rubrique Week-End : "La Lutte des Sables" (Interview, mars 2003, Niamey,

Niger)

19/09/2012

"Inondations au Niger: la faute à l'usage des sols" http://sciences.blogs.liberation.fr/2012/09/19/ino

ndations-au-niger-la-faute-a-lusage-des-sols/

06/11/2012, Maison de la radio, Paris

Autour de la question : "Et si on préservait le Lac Tchad ?" http://www.rfi.fr/emission/20121106-1-

on-preservait-le-lac-tchad

12/05/2006, Maison de la radio, Paris

"Météo Marine" ; Interview radiophonique en direct de 10 mn sur le Mégalac Tchad.

05/2006 Relecture critique de l’article de Pour la Science "le

lac Tchad a été un géant" ; parution juin 2006.

02/2006 Relecture critique d’un article destiné à accompagner un portfolio spécial sur le lac Tchad.

14/03/2012, World Water

Forum, Marseille

News: "Maximizing Groundwater Potential" http://www.worldwaterforum6.org/en/news/single

/article/maximizing-groundwater-potential/

02/2015, Paris

Entretien, avant reportage au Burkina-Faso, en vue de l’exposition "Empreinte" à l'hôtel de ville de

Paris pour la COP 21

02/2005, Montpellier

Conseils scientifiques et techniques, en vue d’une mission photographique et journalistique sur l’impact du réchauffement climatique dans le

bassin du lac Tchad. 3.4.4 – Conférences grand public (dont "Fêtes de la Science") (4) FAVREAU G., WAZIRI MATO M. (2013) Participation à la 5e Fête de la Science au

Niger sur le thème de l’Eau, par la présentation d’une conférence organisée à l’Université de Zinder avec l’appui du Service de Coopération et d’Action Culturelle de l’Ambassade de France et du centre culturel franco-nigérien : "Augmentation des ressources en eau souterraine au Sahel nigérien : un paradoxe scientifique pour des opportunités de développement" (03 avril 2013) http://www.ambafrance-ne.org/Fete-de-La-Science-2013-sur-le

(3) FAVREAU G. (2013) Conférence invitée à l’Alliance française de Garoua, Cameroun : "Potabilité de l’eau au Cameroun", dans le cadre de la semaine de l’eau, pour un public de lycéens (08/10/2013).

(2) FAVREAU G. (2010) Participation à la 2e Fête de la Science au Niger ; conférence à Maradi (Alliance française): "Le Lac Tchad : passé, présent et futur d'une ressource en eau nigérienne" (26/11/2010) http://www.ird.ne/evenements/ird_fs2.htm

(1) CAPPELAERE B., FAVREAU G., LEDUC C. (2007) Conférence-Débat « savoirs partagés », Agropolis muséum, Montpellier : "Fluctuation des ressources en eau au Sahel" (24 octobre 2007). http://museum.agropolis.fr/pages/savoirs/affiche_conferencier_total.php?numero=395

http://sciences.blogs.liberation.fr/2012/09/19/inondations-au-niger-la-faute-a-lusage-des-sols/



http://www.rfi.fr/emission/20121106-1-on-preservait-le-lac-tchad

http://www.rfi.fr/emission/20121106-1-on-preservait-le-lac-tchad

http://www.worldwaterforum6.org/en/news/single/article/maximizing-groundwater-potential/

http://www.worldwaterforum6.org/en/news/single/article/maximizing-groundwater-potential/

http://www.ambafrance-ne.org/Fete-de-La-Science-2013-sur-le

http://www.ambafrance-ne.org/Fete-de-La-Science-2013-sur-le

http://www.ird.ne/evenements/ird_fs2.htm

http://museum.agropolis.fr/pages/savoirs/affiche_conferencier_total.php?numero=395

http://museum.agropolis.fr/pages/savoirs/affiche_conferencier_total.php?numero=395

Partie 4

PROJET DE RECHERCHE

_______________________________________________________________________

Momentum1 et paradoxa2 : impact du climat3 et de l’occupation des sols4 sur les aquifères5 au Sahel6 _______________________________________________________________ Définitions

• 1 Momentum est ici pris dans le sens de : "période, phase, courte durée". L’usage de ce terme fait aussi référence à la loi de conservation des masses / équation de continuité dans le sens où, l’hydrosystème étant impacté par un changement de répartition des flux hydriques à la surface du sol (e.g., diminution des flux d’évapotranspiration), la masse d’eau stockée dans l’aquifère peut augmenter, en l’absence de force extérieure (e.g., pompage).

• 2 Paradoxa est ici considéré dans le sens d’observations ou de résultats

scientifiques qui contredisent l’intuition ou les concepts établis (e.g., Kirchner, 2003).

• 3 Le climat est ici considéré dans ses caractéristiques moyennes sur la période

historique des mesures (Peel et al., 2007) et sur sa variabilité naturelle observée sur les dernières décennies (e.g., Hulme, 2001, pour la région sahélienne) ; ainsi que les premières conséquences du changement climatique : augmentation de l’évapotranspiration potentielle (Cook et al., 2014) ; intensification des précipitations (Taylor et al., 2017), etc.

• 4 L’occupation des sols est ici considérée dans son acception la plus large

(Foley et al., 2005) ; celle-ci inclus notamment le déboisement (quel qu’en soit l’objectif) et l’usage des sols qui en résulte.

• 5 Les aquifères de milieu (semi-)aride sont considérés ici comme comprenant

les zones saturée et vadose, et leurs flux afférents (e.g., Fan, 2015). • 6 Le Sahel est ici considéré sur sa partie centrale (i.e., ~4°O-15°E). Le climat

sahélien est classé à l’échelle globale comme de type semi-aride, chaud (classification de Köppen-Geiger ; Peel et al., 2007 ; P =~400 à 800 mm/a). D’un point de vue phytogéographique, les limites de la bande sahélienne correspondent à un biome adapté à des précipitations faibles (P=~150-500 mm/a) marquées par une forte saisonnalité (P sur 3 à 4 mois ; White, 1983 ; Kay et Kaplan, 2015). En hydrogéologie, ces définitions climatique et/ou biogéographique sont élargies du fait i) de la continuité hydraulique des grands aquifères sédimentaires centrés sur le Sahel (e.g., Altchenko et Villholth, 2013), et ii) du caractère intégrateur dans le temps de la recharge des aquifères de milieu semi-aride, notamment des variations latitudinales du climat sahélien au cours de l’Holocène (Fontes et al., 1993 ; Edmunds, 2009).

___________________________________________________________

4.1 - Introduction : "How representative? …"1 ___________________________________________________________

La réponse des aquifères aux changements environnementaux est fonction complexe du climat, de la géologie, du couvert végétal et de l’usage des sols, mais aussi - et de manière accrue à l’Anthropocène (Savenije et al., 2014) - de l’influence directe des usages de l’eau souterraine par la société.

Il y a près de vingt ans, en novembre 1998, j’ai présenté mes premiers résultats

de thèse sur l’exemple surprenant de la hausse à long-terme de la nappe phréatique près de Niamey (1956-1997 ; (Favreau et Leduc [1998]2), hausse survenue pendant l’une des plus longues anomalies climatiques pluri-décennale de sécheresse historiquement documentées au Sahel (1970s-1990s). A la fin de l’exposé, Mike Hulme, l’un des éditeurs des actes de la conférence, m’a posé la difficile question en titre de l’Introduction : "How representative?"

Parmi les sciences de la terre traitant de la dynamique des flux d’eau et d’énergie,

l’hydrogéologie a ceci de particulier que, contrairement aux disciplines ayant pour objet d’autres grands réservoirs du cycle hydrologique (milieux atmosphérique, océanique) le milieu aquifère, qu’il soit de socle ou sédimentaire, est souvent hétérogène, discontinu, anisotrope. La représentativité des chroniques piézométriques existantes, fonction de l’aquifère et des forçages dominants, est donc parfois difficile à estimer.

Comparées aux suivis instrumentaux des eaux de surface, les chroniques

piézométriques en Afrique sub-saharienne sont très peu nombreuses (cf. The Chronicle Consortium, https://www.un-igrac.org/fr/special-project/les-chroniques-consortium). Au mieux, les suivis ont débuté au milieu du 20e s., plusieurs décennies après ceux dédiés au suivi hydrométrique des eaux de surface (pour un historique de piézométrie en Afrique, cf. Robins et al., 2006, et Fig. 1 ; pour la limnimétrie, cf. Mahé et al., 2013). Sur la période plus récente des deux dernières décennies, alors que le développement des outils de la télédétection a permis un suivi à pas de temps et d’espace des eaux de surface de plus en plus fin et opérationnel (Hughes et al., 2015), les outils permettant d’inférer les variations du stockage de l’eau souterraine, tel que le tandem de satellites Grace (Rodell et Famiglietti, 1999), malgré leur caractère prometteur (Richey et al., 2015) nécessitent cependant une procédure d’inversion complexe des données brutes ainsi que des hypothèses, notamment sur les teneurs en eau du sol, fortement contraintes pour être valides sur les estimations de stock d’eau souterraine (Long et al., 2015) ; et ce, à des pas d’espace d’intégration de ~103 à 104 fois supérieurs à ceux disponibles pour les eaux de surface (e.g., Surface Water and Ocean Topography (SWOT) satellite mission, aux objets cibles de ~100 m ; Biancamaria et al., 2016).

La représentativité des chroniques doit aussi être appréciée, notamment en

milieux semi-arides caractérisés i) par de faibles flux de recharge (~0,1 à ~10 mm/a) et/ou ii) de faibles taux de renouvellement (typiquement de l’ordre de 0,01 à 0,1%/a), en terme de "time-lags" de l’impact des forçages environnementaux (Herczeg et Leaney, 2011). Ainsi, du fait de réserves aquifères de plusieurs ordres de grandeur supérieures aux eaux de surfaces (estimées ×1.102 supérieures en Afrique sub-saharienne; MacDonald et al., 2012 ; estimées ~×2.102 à l’échelle globale ; Gleeson et al., 2016), l’impact d’un brusque changement dans la recharge ou dans les termes du bilan des aquifères peut influer sur la piézométrie ou la représentativité temporelle des teneurs de traceurs géochimiques des aquifères sur des gammes de temps variant de 101 à 104 ans

https://www.un-igrac.org/fr/special-project/les-chroniques-consortium

après la modification des conditions de surface (De Vries et al., 2000 ; Scanlon et al., 2003 ; cf. Figure 1A). A

B

► Figure 1 – Deux exemples parmi les plus anciennement documentés de la variabilité pluri-décennale (1950s-2010s) de la piézométrie de nappe libre en Afrique tropicale semi-aride : A) SO du Niger, impact à long terme sur le bilan de l’aquifère du déboisement et de la mise en culture pluviale (Favreau et Leduc [1998] ; Favreau et al. [2009]) ; B) Centre-nord de la Tanzanie, variabilité interannuelle de la recharge, liée principalement aux phénomènes de type ENSO (Taylor et al., 2013).

Ce document d’HdR vise à répondre pour partie à la question, éminemment

constructive, posée en titre de cette Introduction. Il rassemble et met en perspective vingt années de travaux qui ont tenté, par une démarche à la fois interdisciplinaire3 et privilégiant les observations à long terme, de préciser les processus et les dynamiques de recharge ou de décharge d’aquifères de milieux semi-arides, pour mieux en prédire la sensibilité aux changements globaux. Au-delà du cas d’étude initial bien documenté sur le Continental Terminal (CT) près de Niamey qui a pu servir de fil directeur à mes recherches (Favreau et al ., [2009] ; § 3.1), et compte-tenu i) de la diversité naturelle des milieux physiques de zone semi-aride (géologie, processus surface-souterrain ; § 2.2.2) et ii) du caractère asynchrone inhérent aux changements environnementaux (Lambin, 1997 ; Kay et Kaplan, 2015), troquer le temps pour l’espace (i.e., explorer d’autres contextes hydrogéologiques de même dynamique mais sous une hiérarchie et une temporalité d’influences différentes) s’est rapidement révélé nécessaire pour mieux contribuer à y répondre. Ainsi par exemple, dans une démarche d’analyse séparée des facteurs causaux, les aquifères sédimentaires sahéliens du bassin du lac Tchad (Leblanc et al., [2007] ; Zaïri, 20084) ou celui de Taoudenni (Mali) (Koussoubé et al., [2017]) présentent-ils des évolutions différentes de leur piézométrie sur la même période que

celle du CT du bassin des Iullemmeden (Favreau et al. [2012]), pour un contexte climatique et de dynamique d’occupation du sol similaires. Ainsi encore, les aquifères méditerranéens d’Afrique du nord ont subi une baisse continue pluri-décamétrique de leur piézométrie en réponse aux pompages pour l’irrigation initiée à la fin des années 1970s (Leduc et al. [2007]). Dans un contexte semi-aride mais de pression anthropique bien moindre, les aquifères du centre ou du nord de l’Australie fluctuent principalement en réponse aux crues épisodiques de rivières temporaires, en réponse aux phénomènes climatiques de type ENSO (Tweed et al. [2011]), dans un environnement tropical encore très largement préservé (Cook et al. [2003]).

A une échelle globale, les aquifères sahéliens apparaissent largement sous-étudiés

au regard de leur signification (~8% en superficie, ~14% de la population, ~5% des publications des régions (semi-)arides5). La démarche adoptée, basée sur des mesures ou des échantillonnages de terrain, comporte une part de prise de risque scientifique, inhérente à tout changement de site d’étude ou de validation d’hypothèse suite à des observations nouvelles (toutes les hypothèses ne sont pas validées et n’aboutissent pas à des résultats probants). Cette démarche est résolument ouverte au fait de sérendipité, pour un environnement encore insuffisamment décrit dans la diversité de ses processus (e.g., le mécanisme explicatif des dépressions piézométriques naturelles mises en évidence dans les années 1950s au Sahel reste encore largement discuté ; Archambault, 1960 ; Dieng et al., 1990 ; Favreau et al. [2002]). Les observations parfois paradoxales (Figure 1) et nouvelles (Figure 5A) qui en découlent sont guidées par des objectifs de compréhension du milieu géologique et de ses interactions avec l’environnement biophysique et de ses interfaces, dans un concept de zone critique (définie comme l’interface "where the water cycle, driven by solar energy, meets the lithosphere" ; Gaillardet, 2014) qui nécessite encore d’être enrichi des particularités, encore insuffisamment documentées, des milieux semi-arides.

► Figure 2 - Illustration (non sourcée) du processus de la sérendipité, exemples de ce Mémoire: découverte i) dans les archives du Ministère de l’Hydraulique du Niger de fiches manuscrites de mesures de la nappe des années 1950s-60s lors de consultation de rapports géologiques (Favreau et Leduc, [1998] ; cf. Figure 1) ; ii) de racines vivantes de la strate arbustive dans les crépines de pompes immergées entre 20 et 40 m sous la surface du sol dans des piézomètres près du Lac Tchad, témoignant de flux de transpiration profonde (Tableau 1 et Figure 8), un mécanisme encore mal représenté dans les modèles (Clark et al., 2015).

Parmi les axes structurants ou spécificités reconnus de l’hydrogéologie des

aquifères semi-arides (De Vries et Simmers, 2002 ; Hibbs, 2008), une grand partie est abordée dans ce manuscrit (cf. § 4.2):

• Processus transitoire et à long pas de temps de la recharge (‘time lags’ de

plusieurs décennies en zone vadose ; faibles taux de renouvellement ; impact résiduel de paléoclimats sur la dynamique des aquifères ; Scanlon et al., 2003).

► Figure 3 – Processus de recharge en milieu semi-aride (in De Vries et Simmers, 2002 ; après Lerner, 1997). Le développement plus récent des études en écohydrologie/hydrogéoécologie des milieux arides a permis de préciser les termes de l’évapotranspiration (cf. Fig. 8, infra). Les termes de la recharge ont également été précisés in Scanlon et al. (2006) et selon la terminologie explicitée en Tableau 1.

terminologie des types de recharge en milieu semi-aride caractéristiques référence(s)

"net infiltration", "drainage" flux sous la (principale) zone racinaire Scanlon et al. (2006)

"diffuse" (direct) distribué sur l’ensemble du paysage Scanlon et al. (2006)

"localized" zones d’épandage à faible relief ("playas", "ephemeral surfaces")

De Vries et Simmers (2002) Herczeg et Leaney (2011)

"focused" mares temporaires endoréiques, ravines Scanlon et al. (2006)

"indirect" à partir d’eaux de surface ou de rivières ; ("flash flooding")

De Vries et Simmers (2002) Herczeg et Leaney (2011)

"mountain front (MF)" recharge localisée au front de reliefs collectant des précipitations

Wilson et Guan (2004) "mountain block (MB)" recharge de surface et par flux

latéraux à partir des reliefs "mountain system recharge (MSR)" MSR = MF+MB indifférencié Meixner et al. (2016)

"flow capacity" ("maximum rate of recharge")

aquifère à nappe libre affleurante, en milieu semi-aride Hibbs (2008)

décharge par transpiration (Tg) et par évaporation (Eg)

évapotranspiration à partir de la nappe (ETg = Eg + Tg) Lubczynski et Gurwin (2005)

► Tableau 1 – Terminologie des termes de la recharge des aquifères considérés en milieu semi-arides (d’après les références citées en colonne 3). En pratique, recharge localisée ("localized") ou concentrée ("focused") voire même indirecte ("indirect") sont souvent des terminologies interchangeables, car définies de manière relative en terme d’échelle spatiale considérée.

• Impact dominant de la géomorphologie à fine échelle (~1-10 m) sur les flux de recharge (endoréisme ; notion de ‘mountain-front / mountain block recharge’ ; réseau de drainage temporaire ; influence des ravines ou des reliefs dunaires ; e.g., Houston, 2002 ; cf. Figure 5B).

• Variabilité spatiale forte et imbrication à fine échelle des processus de recharge (recharge directe ou diffuse, recharge indirecte, recharge localisée ; cf. Figure 3).

• Importance des la végétation ligneuse sur le bilan des aquifères (‘hydrogeoecology’ ; cf. Lubczynski, 2009 ; Lewis, 2012) ; flux hyporhéiques et environnementaux, impact du changement d’occupation des sols).

A

B

C

D

► Figure 4 – A) Mesure de la variation intra-saisonnière du signal gravimétrique sur une plate-forme métallique au droit d’une mare endoréique au SO du Niger (Pfeffer et al. [2013]) ; B) Le maximum de variation, ressortant du bruit et validant l’applicabilité de la technique sur le site, est observé lors du pic combiné des fluctuations limnimétriques et piézométriques (cf. aussi, Figure 11A). C) Echantillonnages géochimiques et mesures piézométriques dans des puits et forages d’îles du Lac Tchad à l’extrême nord du Cameroun (décembre 2013 ; Mvondo et al. [2014]) ; D) Le signal de la recharge par le Lac est isotopiquement (O-18/D) marqué par un fractionnement lié à une intense évaporation des eaux lacustres, distinct des eaux de la nappe rechargées de manière indirecte à partir des eaux fluviales des affluents du sud du Lac.

Les exemples présentés illustrent la nécessité, dans des milieux où i) les processus de la recharge sont souvent fugaces dans le temps, et/ou ii) faible aussi bien en valeur absolue (typiquement quelques mm/a ; Scanlon et al., 2006) que relative (part de la composante recharge versus part de la composante ETP du total des précipitations au sol) :

• De la recherche des extrêmes du signal dans le paysage hydrologique, pour caractériser et quantifier le bilan des flux. En milieu semi-aride à forte variabilité interannuelle de la recharge, ceci implique des suivis à long terme (Leduc et al. [2001]), représentatifs du fonctionnement des aquifères à une échelle bien au-delà de l’annuel, typiquement décennale (McDonnell, 2017). En hydrogéochimie, une connaissance fine des processus hydrologiques de sub-surface permet de mieux cibler les gradients de teneurs et les extrêmes de valeur attendus (Elbaz-Poulichet et al. [2002] ; Favreau et al. [2003] ;

Tweed et al., [2011]). En hydrogéophysique, une connaissance fine de la microtopographie et de la géomorphologie (eg. Scanlon et al., 1999) permet de cibler les extrêmes de valeurs des fluctuations du signal de l’aquifère (Massuel et al., [2006] ; Vouillamoz et al. [2008] ; Pfeffer et al. [2013]).

• D’une critique rigoureuse de la qualité des données de terrain issues

d’expérimentations invasives. En géochimie des milieux semi-arides, où compte-tenu des coûts de foration à relativement grande profondeur, l’échantillonnage est techniquement contraint et dépend quasi-exclusivement de forages existants (Aquilina et al., 2014), la connaissance des caractéristiques techniques des ouvrages s’est souvent révélée un élément clé d’une interprétation affinée des résultats (e.g., Fontes et al. (1970) ; Favreau et al., [2002, 2004]; Tweed et al., [2011]). Selon le principe que toute mesure invasive perturbe l’état de l’observé, tout particulièrement en milieu aussi sensible aux perturbations que le sont les régions semi-arides (inondations sporadiques des ouvrages ou altération des teneurs au contact de l’atmosphère ou par des contaminants exogènes à l’ouvrage, Favreau et al., [2000] ; influence des pompages sur le mélange d’eaux de temps de résidence de plusieurs ordre de grandeur différents (Suckow, 2014) ; méconnaissance technique de forages échantillonnés, captant indifféremment niveaux libres et captifs pour optimiser les débits en milieux à faible transmissivité ; Leduc et al. [2006]), une attention particulière doit être portée à la représentativité des ouvrages hydrauliques permettant l’accès à la nappe.

• De l’utilité de recherches intégrative de l’ensemble des informations disponibles pour interpréter finement les données issues d’approches particulières ; en milieu semi-aride, prendre en compte différentes échelles de temps et d’espace et croiser différentes méthodes est souvent un élément clé pour obtenir des résultats robustes et fiables (Wood and Sanford, 1995; De Vries et Simmers, 2002 ; Scanlon et al., 2006 ; Hibbs, 2008). Ceci requiert d’intégrer des informations de différentes méthodes (notamment hydrauliques et isotopiques ; Herczeg et Leaney, 2011), et donc de bien caractériser les processus de recharge en jeu (De Vries et Simmers, 2002 ; De Marsily, 2003).

• En modélisation numérique comme analytique, la formulation conceptuelle du

cadre de l’inversion, même dans des régions mal caractérisées ou de processus complexes comme les milieux semi-arides, doit respecter les informations disponibles a priori pour permettre l’obtention de résultats plausibles (eg., De Marsily et al., 1999). Disposant des données hydrodynamiques et géologiques ancillaires souvent éparses et de faible densité, les aquifères de milieu semi-aride ont parfois été singularisés dans l’application des outils classiques de l’hydrogéologie :

- i) en géochimie isotopique, la capacité intégratrice des traceurs de

l’environnement a ainsi pu être mise en avant pour justifier de l’utilité principale de ses outils - tenant compte du fait que les informations hydrologiques de base manquent, ce qui rend difficile l’estimation des ressources en eau par l’utilisation des outils classiques de l’hydrodynamique (Payne, 1988 ; Fontes et Edmunds, 1989). Alors que les études des flux par l’usage de traceurs géochimiques se sont considérablement développés depuis les années 1970s, les travaux menés dans le cadre d’observatoires à long terme (e.g., amma-catch ; Lebel et al., 2009) ont permis de souligner l’intérêt de revisiter ce paradigme (pour l’observatoire cité, Le Gal La Salle et al., [2001]; Favreau et al., [2002]) : lorsque des informations hydrodynamiques robustes ont été collectées et critiquées, le croisement des approches hydrodynamiques et géochimiques permet un affinement des résultats, et contribue à renforcer la fiabilité des

conclusions ; à l’inverse, ne pas les intégrer conduit au risque de divergences dans les résultats obtenus par des méthodes différentes en un même site (Leduc et al., [2006]) – notamment lorsque la dynamique des aquifères est soumise à des changements rapides des forçages externes (Favreau et al., [2002] ; Favreau et al., [2009]). En terme épistémologique, il y a là le constat de l’intérêt d’un retour vers le cadre des premières études isotopiques en milieu semi-aride, lorsqu’une connaissance fine de l’hydrodynamique du milieu échantillonné était un pré-requis pour illustrer l’applicabilité des outils de la géochimie isotopique à l’hydrologie (e.g., Fontes et al., 1970, dans le bassin du Lac Tchad).

- ii) en modélisation numérique inverse, la faiblesse des jeux de données hydrodynamiques (paramètres internes T, Sy) a pu justifier de procédures exploratoires dans le bilan de tout ou partie de grands aquifères régionaux sahéliens (Boronina et al. [2005] ; Candela et al., 2014) ; l’intérêt sur la contrainte des flux de recharge qui en procédait était nécessairement relativement limité par les hypothèses large sur les gammes de valeurs. Cette vision adaptative à un contexte de pénurie de données a pu être contourné par l’apport de données non invasives issues de la géophysique de sub-surface (Vouillamoz et al. [2008] ; Boucher et al. [2012]) ou de la télédétection (Leblanc et al., [2007, 2008]). Les modèles numériques inverses ainsi précisés permettent de réduire l’incertitude sur les bilan hydrique, dans un cadre hydrodynamique des processus bien décrit (Leduc et al., [2001] ; Favreau et al. [2005]). Ces exemples sahéliens illustrent dans un contexte environnemental changeant, le principe de l’intérêt du croisement des approches et des outils de l’hydrogéologie en milieux semi-arides (Wood et Sanford, 1995 ; De Vries et Simmers, 2002).

• De l’intérêt de suivis en haute fréquence et sur le long terme, croisées à des

suivis à fin pas d’espace (Diek et al., 2014) ; en hydrologie des milieux semi-arides, les événements localisés de forte intensité sont à faible fréquence mais ont un impact durable sur le bilan des hydrosystèmes (nécessité accrue des observatoires par rapport à d’autres milieux, en gage de robustesse des résultats).

A

B

► Figure 5 – Exemples de processus de recharge localisés dans le temps et l’espace, SO du Niger : A) hausses piézométrique rapide et des teneurs en nitrates associées en bordure d’une mare temporaire (Favreau et al. [2003]) ; B) infiltration localisée dans l’espace sur une zone d’épandage sableuse (données géophysiques EM-34, ~3 ha, bassin versant de 2 km2 ; Massuel et al., [2006]). Les phénomènes se produisent sur ~1 à 3% du temps ou de l’espace (A et B).

• En complément, de l’intérêt de croiser modèles à bases physiques (e.g. Earth System Models, Clark et al., 2015) et observations à long terme, pour identifier les verrous scientifiques à résoudre pour mieux représenter les épisodes de recharge fugaces dans le temps, mais significatifs (e.g., Massuel et al., [2011] ; Boucher et al., [2012] ; Figure 5].

• De l’intérêt de recherches en interdisciplinarité4 (Barthel, 2014) sur les

différents compartiments du cycle hydrologique, notamment sur l’intégration pleine, par croisement des approches (et non pas par estimation de résidu de bilan hydrologique attribué au souterrain) des bilans hydriques à l’échelle es bassins versants (e.g., Kamagaté et al., [2007]) ; notamment du fait de la sensibilité des seuils de basculement en réponse aux variations du niveau de la nappe et aux affleurements de nappe (atteinte du "flow capacity", relations eaux de surface/ eaux souterraine ; Hibbs, 2008). Comme mis en exergue dans plusieurs de nos travaux, du fait de la finesse des bilans hydriques et des hypothèses fortes souvent posées sur la représentativité des mesures et les modèles d’inversion, une connaissance fine des caractéristiques physiques des aquifères (Le Coz et al., [2013] ; Figure 11C) est un pré-requis à toute estimation des flux en hydrogéologie. Inversement, un modèle d’inversion théorique a peu de chance de correspondre à la réalité sans une adaptation judicieuse au contexte, tout particulièrement dans des milieux aussi variés que le sont généralement les environnements semi-arides (Favreau et al. [2004] ; Leduc et al. [2006]).

Soumis à des conditions environnementales de recharge variées, tout changement

observé du niveau des nappes n’est pas climatique. Cependant, si l’on considère que les grands changements environnementaux (déforestation, urbanisation, irrigation) sont asynchrones à l’échelle tropicale (Lambin, 2003), un phénomène observé à un instant t peut être perçu comme singulier, mais être pleinement représentatif d’une dynamique de changements qu’il n’a pas été possible de mesurer sur la période historique (représentatif du passé) - ou bien même dont les conditions de réalisation ne sont pas encore réunies (représentatif pour le futur). Comme souligné par De Marsily (2003), le phénomène de hausse de nappe au Sahel appartient conceptuellement et physiquement à celui, plus général, de l’augmentation des écoulements en réponse à une brusque diminution du couvert végétal, observé à l’échelle globale – mais ici en zone endoréique à fort potentiel d’infiltration et de stockage en aquifère libre : un processus donc très significatif, mais fugace dans le temps et donc rarement finement étudié, enregistré ou suivi dans ses différentes composantes quantitatives ou qualitatives.

___________________________________________________________ 1– Mike Hulme, Conférence AISH, Abidjan, Water Resources Variability in Africa During the XXth-Century, Nov. 1998. 2– Les citations d’article en tant que co-auteur sont indiquées comme suit : ([année]). 3– L’interdisciplinarité peut être définie comme suit : "(…) travail ensemble des personnes ou des équipes issues de diverses disciplines scientifiques. L'intérêt est d'enrichir les approches et solutions en favorisant la créativité et la sérendipité, de faciliter l'atteinte d'un but commun en confrontant des approches différentes d'un même problème". 4– Les citations de documents de master ou de thèse co-encadrés sont soulignées. 5–http://www.prb.org/FrenchContent/2015/sahel-demographics-fr.aspx; http://www.unccd.int/Lists/SiteDocumentLibrary/Publications/Global_Drylands_Full_Report.pdf. Analyse bibliométrique par mots clés ‘code Pays’, ‘arid or semiarid’, ‘groundwater’ sur les revues de rang Q1 ou Q2 sur la base Web of Science, 2002-2017.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Discipline_scientifique

https://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9rendipit%C3%A9

http://www.prb.org/FrenchContent/2015/sahel-demographics-fr.aspx

http://www.unccd.int/Lists/SiteDocumentLibrary/Publications/Global_Drylands_Full_Report.pdf

___________________________________________________________ 4.2 - Aquifères des régions semi-arides : logique d’un intérêt scientifique ___________________________________________________________

En 2002, mon projet de recherche pour l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) a été défini comme suit : "Evolution de la recharge des aquifères en zone semi-aride sous contraintes climatique et/ou anthropique". L’objet de ce mémoire est d’en préciser les termes du focus à t+15 ans, à l’aune i) d’un bilan des recherches co-produites et co-encadrées, croisé à ii) la progression des connaissances sur la thématique. Dans cette partie du mémoire, la logique scientifique d’un focus thématique sur les aquifères de zone semi-aride est détaillée, et l’apport de nos travaux de recherche mis en perspective dans un cadre global.

En hydrogéologie, les besoins de connaissance sur les aquifères sont d'autant plus

cruciaux que le ratio entre les masses d’eaux souterraines / eaux de surface est élevé ; partant, c'est surtout dans les zones semi-arides, aux ressources en eau souterraine pérennes largement réparties dans l’espace mais aux ressources en eau de surface beaucoup plus fugaces et localisées, que cette nécessité s’exprime le mieux. Les régions semi-arides sont aussi celles à la plus forte sensibilité à la variabilité interannuelle des précipitations (Scanlon, 2006 ; Falkenmark, 2013), d'où l'intérêt d'informations à long terme, typiquement décennales à pluri-décennale (MacDonnell, 2017) pour mieux prédire l'impact du changement global sur les ressources en eau.

► Figure 6 –Carte des zones arides à l’échelle globale, classées selon le nombre de mois de saison sèche (ETP > P) (Modifié, d’après Jenerette et al., 2012). Les sites étoilés marquent les travaux de recherche co-encadrés ou avec publications de recherche basées sur des mesures instrumentales de terrain (cf. Partie 3, liste des publications). Le pourcentage des terres classées en catégorie aride à semi-aride (drylands) varie dans la littérature, selon la prise en compte ou non des extrêmes de mois secs, entre 30% (Scanlon et al., 2006, P/ETP<0,65), 36% (Yang et Williams, 2015, "dry sub-humid" exclus) et 41% (Reynolds et al., 2007).

Dans leur article de revue sur la recharge des aquifères, De Vries et Simmers (2002) ont justifié de l’intérêt d’un focus sur les aquifères de milieu semi-aride en constatant que : "Since the mid-1980s, a relative explosion of groundwater-recharge studies has been reported in the literature (…) Emphasis is accorded to (semi-)arid regions because the need for information is greatest in those areas – groundwater is often the only water source, is vulnerable to contamination, and is prone to depletion. (…) The resolution of regional water-balance studies in (semi-)arid areas is (…) often too low to quantify the limited recharge component with sufficient precision".

Dans un contexte de changement global marqué par l’impact cumulé du

réchauffement climatique, de la diminution du couvert forestier, et de la dégradation des ressources hydriques disponibles (Ripple et al., 2017), la reconnaissance de l’importance d’une meilleure connaissance de la sensibilité des aquifères de milieu semi-aride a fortement crû (Tableau 2) ; plus largement, de plus nombreux travaux se focalisent sur l’impact du changement global sur les ressources en eau souterraine (cf. infra, Tableau 4). Une synthèse sur l’impact du changement climatique sur la ressource en eau souterraine (Smerdon, 2017) a récemment formulé comme recommandations i) qu’incorporer les processus spécifiques de recharge et de décharge des aquifères dans les modèles climatiques est une nécessité pour progresser dans le réalisme des rétroactions, et que ii) parmi les régions du globe les plus sensibles au changement climatique, les zones de montagne et les zones arides sont celles "where subtle shifts in the timing and duration of seasonal weather will change recharge significantly (…) while (…) much remains to be learned from arid regions". Comme reconnu dans de nombreux modèles intégrateurs des processus surface-souterrain (Earth System Models ; e.g. Döll, 2009 ; Clark et al., 2015), parvenir à mieux représenter les processus des milieux semi-arides est perçu comme une étape-clé pour simuler la dynamique des bilans d’eau et d’énergie de la zone inter-tropicale (Taylor et al., 2013).

4.2.1 – Interactions et rétroactions à l’échelle globale

L’enjeu d’une meilleure connaissance du changement des ressources en eau

souterraine en milieu semi-aride se situe à l’intersection de questions de développement durable, local ou régional, et d’un impact global sur le cycle de l’eau et de l’énergie à l’échelle des zones intertropicales. À une échelle plus fine, l’interaction des eaux souterraines avec le climat peut également intervenir en réponse à un changement d’usage des sols (irrigation) et/ou par la contribution directe des nappes sub-affleurantes aux flux d’évapo(transpi)ration (Taylor et al., 2013 ; Balugani et al., 2017).

L’enjeu pour le développement socio-économique des régions semi-arides (~30%

à 41% des terres – cf. Figure 6 ; 25-38% de la population globale, Reynolds et al., 2007, Yang et Williams, 2015 ; ~2% des eaux renouvelables ; De Marsily, 20171) que représente l’usage des ressources en eau souterraine a largement été mis en évidence dans les Objectifs du Millénaire pour le Développement (OMDs, 2000-2015), puis encore rendu plus visible dans les ODDs (2016-2030). Une mobilisation soutenable des aquifères, dans le panel des solutions d’adaptation au changement climatique, est également sous-jacente aux objectifs opérationnels à court terme recommandés par l’IPCC (Denton et al., 2014 ; https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg2/).

En retour, le développement de l’usage des eaux souterraine – particulièrement

rapide en agriculture irriguée de milieu semi-aride au cours des dernières décennies (Siebert et al., 2010) a influencé les trajectoires du changement climatique global, notamment par sa contribution au déstockage des aquifères et à la hausse de la masse d’eau océanique (de l’ordre de 0,3 mm/a de niveau océanique sur la période récente ; Wada et al., 2017). Une grande part des flux hydriques "cachés" du commerce international provient aussi de grandes régions semi-arides, où les ressources en eau

https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg2/

souterraine sont souvent surexploitées (Inde/pakistan, Mexique et Ouest des USA ; Wada et al., 2010 ; Dalin et al., 2017 ; Figure 7).

L’importance stratégique des ressources en eau souterraine de milieu semi-aride

(Rockström et al., 2016) implique que l’estimation de l’impact du changement climatique sur les aquifères revêt une importance potentielle croissante pour l’orientation des trajectoire du développement (e.g. pour le Sahel, Lambin et al., 2014). Pourtant, du fait de la complexité des processus de redistribution au sol des précipitations, et de celle des échanges surface-souterrain, les modélisations se révèlent encore largement sous performantes pour simuler l’évolution des flux de recharge. Le dernier rapport de l’IPCC note par exemple, que, au-delà de l’incertitude sur les projections sur des précipitations, "Climate change over the 21st century is projected to reduce renewable surface water and groundwater resources significantly in most dry subtropical regions" (IPCC, 2014). La complexité des régions semi-arides, où dominent des évènements hydro-climatologiques à forte intensité mais faible fréquence dans l’espace et le temps, et où les processus endoréiques dominent à différentes échelles du paysage (cf. infra, § 4.2.2) rendent encore inadéquat les modèles couplés et/ou de forçage simplifiés de la recharge par les eaux de surface ou les précipitations. A titre d’exemple, les phénomènes de recharge localisée (cf. Tableau 1), comme par exemple ceux étudiés au Sahel central ou dans l’ouest des USA, restent encore à prendre en compte de manière satisfaisante à méso-échelle (Döll et Fiedler, 2008 ; Meixner et al., 2016). Une grande prudence dans la capacité des modèles à prédire l’impact du changement climatique sur les ressources en eau souterraine est donc justifiée par la complexité à de multiples échelles des processus de recharge en jeu, aux relations fortement non linéaires entre précipitation et recharge (Massuel et al. [2011]), souvent fonction du type d’aquifère modélisé (Taylor et al., 2013 ; Bierkens et al., 2016).

► Figure 7 – Contribution de l’irrigation par type de culture irriguée à la sur-exxploitation des réserves en eau souterraine à l’échelle globale (chiffres 2010 ; Dalin et al., 2017). Parmi les zones semi-arides (cf. Figure 6), les grands aquifères sédimentaires d’Afrique sahélienne représentent une exception par la faiblesse de l’indice de stress, reflet d’une exploitation des aquifère encore très limitée.

Le propos est donc ici de montrer que, au-delà de l’enjeu d’une estimation juste

de la part mobilisable des eaux souterraines pour répondre à des besoins liés au développement (Pavelic et al., [2012] ; Nazoumou et al., [2016] ; (Howard, 2017), http://www.iah-british.org/wp-content/uploads/2017/11/Howard_Ineson2017.pdf - accès le 7/11/2017), des questions scientifiques de prise en compte des processus dans les modèles se posent particulièrement pour les milieux semi-arides. Mieux préciser, pour

http://www.iah-british.org/wp-content/uploads/2017/11/Howard_Ineson2017.pdf

des inversions mieux contraintes (e.g. données satellite Grace ; Long et al., 2015) et/ou pour des modélisations à bases physiques mieux conceptualisées (Kirchner, 2006), le devenir des ressources en eau souterraine en réponse aux forçages climatiques et anthropiques nécessite une meilleure compréhension des processus et rétroactions surface-souterrain spécifiques des milieux semi-aride. 4.2.2 – Spécificités hydrogéologiques des milieux semi-arides

Cette partie du mémoire se base de manière extensive sur un corpus d’articles

introductifs aux sections spéciales de revues dans le champ thématique de ressources en eau, dédiés aux zones (semi-)arides, parues sur la période 2002-2017 (Tableau 2). Cette collection sélective peut être considérée comme représentative de l’évolution des focus et de la perception thématique des zones semi-arides à l’échelle globale ; dans l’ensemble, ce focus peut être synthétisé par les mots-clé suivants :

• Ecohydrologie / Hydrogéoécologie et flux environnementaux surface-

souterrain (Lamontagne et Herczeg, 2009 ; Liu et al., 2010 ; Wang et al., 2012 ; Wilcox et al., 2012 ; Shen et al., 2013).

• Processus et modélisation des interactions dans la zone critique (Newman et Robinson, 2005 ; Hibbs, 2008).

• Impacts anthropiques et gestion des ressources hydriques (Cudennec et al., 2007 ; Buytaert et al., 2012).

► Tableau 2 – Classement chronologique d’issues thématiques dédiées explicitement aux régions semi-arides dans des revues de la thématique "ressources en eau" (Web of Science, période 2002-2017 ; "Special Issue", "Theme issue" ou "Special section" dans le champ thématique : "(Ground) water in (semi)arid environments)".

* : Indique un ou plusieurs articles en co-auteur dans le numéro ou la section spéciale.

Cette collection de "special issue", chacune souvent spécifique à une région ou à un site de recherche, est complétée pour une analyse à une échelle globale des articles

Journal date titre / éditorial

Water 12/2015 "Hydrologic System Analysis, Patterns, and Predictions for Arid and Semi-arid Environment”

Ecohydrology 12/2013 "Ecohydrology of the inland river basins in the Northwestern Arid Region of China" • Shen et al. (2013)

Hydrology and Earth System Sciences 12/2012 “Water, climate, and vegetation: ecohydrology in a changing world”

• Wang et al. (2012)

Ecohydrology

03/2012 “Ecohydrologic Connections and Complexities in Drylands: New Perspectives for Understanding Transformative Landscape Change” • Wilcox et al. (2012)

Water Resources Management 03/2012

Assessment and Management of Water Resources in Developing, Semi-arid and Arid Regions • Buytaert et al. (2012)

Hydrological Processes 01/2010

“Eco-Hydrology and Sustainable Development in the Arid Regions of China” • Liu et al. (2010)

Hydrological Processes 11/2009 "Hydrology and Ecohydrology of Australian Semi-Arid Wetlands"

• Lamontagne et Herczeg (2009)

Ground Water 05/2008 “Ground Water in Arid Zones” • Hibbs (2008)

Hydrological Sciences Journal 12/2007 "Dryland hydrology in Mediterranean regions"*

• Cudennec et al. (2007)

Vadose Zone Journal 08/2005 "The hydrogeology of Los Alamos National Laboratory: Site history and overview of vadose zone and groundwater issues" • Newman et Robinson (2005)

de synthèse ("review papers") de : i) De Vries et Simmers (2002) ; ii) Scanlon et al. (2006) ; Herczeg et Leaney (2011) et iv) Meixner et al. (2016) - dont le focus est pour chacun davantage méthodologique dans la quantification des flux des aquifères de milieu semi-aride. A cette échelle globale (Figure 8), plusieurs grandes régions, chacune avec ses particularités dans ses processus biophysiques dominants (Tableau 3), ses dynamiques de recharge, ou ses spécificités d’usages, peuvent être distinguées (* : indique des articles en co-auteur sur ces régions) :

► Figure 8 –Carte des régions (semi-)arides à l’échelle globale, selon la classification du PNUE (1979), avec liste des études de cas considérées pour l’article de revue ("review") le plus cité sur la question de la recharge des zones semi-arides (Scanlon et al., 2006 ; ∑ citations = 326 en nov. 2017). La difficulté de rassembler un corpus critique de cas d’études suffisamment bien documentés se lit dans le déséquilibre du nombre de références pour chacune des différentes grandes régions semi-arides.

• Région du Moyen-orient et de l’Afrique du Nord* - "MENA region" - Impact de l’irrigation, usages domestiques, impact des barrages, milieux hétérogènes, intrusion saline.

• Sahel sub-saharien* Sensibilité au changement environnemental, emprise des surfaces urbaines sur les aquifères, développement durable de l’irrigation par estimation des réserves et de la recharge.

• Afrique du Sud (sensu lato ; inclus SO de Madagascar) Endoréisme et allochtonie de la recharge par les rivières ; flux environnementaux ; accès à l’eau potable, imbrication des usages, dont miniers.

• Asie semi-aride sud et centrale Surexploitation, débit environnemental, contamination par les intrants agricoles, impact des pompages et prélèvements sur les processus de recharge et de décharge.

• Amérique du Sud, reliefs andins* Géologie, "mountain block recharge" et variabilité de la recharge, complexité structurale, paléoclimats.

• Nordeste Brésilien Relations rivière intermittente - nappe alluviale, développement des usages, irrigation, pression démographique.

• Aquifères du sud-ouest des USA* Irrigation soutenable, stockage miniers à très long terme.

• Australie semi-aride* Salinisation, flux nappe-rivière, irrigation, débit environnemental.

► Tableau 3 – Caractéristiques géologiques, processus et usages dominants des grandes régions semi-arides à l’échelle globale. Estimations de superficie relatives issues de Dregne (1991) et Reynolds et al (2007).

région semi-aride

superficie (% des

“drylands”)

type aquifère

dominant

processus de recharge (Tableau 1)

usages dominants Références-clé sélectionnées (2002-2017)

Afrique du nord et Moyen-

Orient (MENA) ~13% karst,

sédimentaire localisé, indirect

Irrigation, eau potable

Leduc et al. [2007] Kurtzman et Scanlon

(2011)

Sahel sub-saharien ~8% sédimentaire,

socle localisé, direct

Eau potable, pastoralisme,

envrionnemental

Favreau et al. [2009] Madioune et al.

(2014)

Afrique du Sud (s.l.) ~5%

Socle, Sédimentaire,

karst

indirect, direct

Minier, eau potable

(environnemental)

Durand (2012) Milzow et al. (2009)

Asie centrale ~32% Sédimentaire, socle

localisé, direct


Gates et al. (2008) Dewandel et al.

(2012)

Sud-ouest Amérique (Andes)

~4% sédimentaire (alluvial)

"mountain-front"

indirect

Minier, irrigation, eau potable

(environnemental)

Rojas et Dassargues (2007)

Jobaggy et al. (2011)

Brésil, ("Nordeste") ~2% Alluvial

(socle) indirect Irrigation, Pastoralisme

Burte et al. (2005) Coelho et al. (2017)

USA & Mexique ~16% Sédimentaire (karst)

"mountain-front",

localisé, direct


Flint et al. (2012) Meixner et al. (2016)

Australie

~20% sédimentaire

(socle) direct, localisé Irrigation, eau

potable, environnemental

Tweed et al. [2011] Wood et al. (2017)

Au-delà des particularités géographiques et géologiques, et des forçages

environnementaux qui s’y appliquent, l’ensemble des recherches menées sur les zones semi-arides pointent plusieurs caractéristiques communes, explicitées dans chacune des sous-parties ci-dessous.

4.2.2.1 – Paléo-recharge et recharge à faible fréquence

En milieu semi-aride, les ressources en eau souterraine constituent souvent, en l’absence d’eaux de surface d’origine allochtone, la seule ressource en eau permanente. L’essentiel du bilan hydrique de la redistribution au sol des précipitations est constitué par les flux d’évapotranspiration (e.g., Velluet et al. [2014]) - l’infiltration puis la recharge ne constituant typiquement que de l’ordre de quelques dixièmes ou pourcents des précipitations (Scanlon et al., 2006). Cette faible recharge se double d’une forte variabilité interannuelle, liées à des événements de recharge exceptionnels mais à l’impact durable sur l’aquifère (e.g., Taylor et al., 2013 ; Figure 1B ; Figure 5A). Les observations longues au SO du Niger indiquent, par exemple, que ~50% de la recharge s’est produite au cours de 3/13 des années de suivi piézométrique (Favreau et al. [2009] ; Figure 1A). En Afrique du nord, les crues exceptionnelles observées sur certains oueds, à l’impact durable sur la recharge (Besbes et De Marsily, 1978), relèvent d’une fréquence rare, dont une estimation basée sur des observations hydrométriques irait bien au-delà de la période du 20e siècle (Leduc et al. [2007], 2017).

En milieu semi-aride et de manière plus importante que pour d’autres régions

hydroclimatiques, les eaux souterraines comportent une part significative d’eau rechargées sous des conditions environnementales révolues (Edmunds, 2009 ; Jasechko et al., 2017). cette caractéristique émane principalement de faibles taux de recharge et des temps de résidence élevés (cf infra, Figure 9), mais aussi d’un isolement relatif de la

zone saturée sous une zone vadose typiquement de plusieurs dizaines de mètres (Ibrahim et al., [2014]), se traduisant par des flux à large distance et des temps de circulation élevés dans l’aquifère (e.g., Fan, 2015).

A

B

C

D

► Figure 9 – Quelques exemples de l’impact de paléo-recharges en aquifère libre de milieu semi-aride. A) Cl-36 (nappe libre et captive) et estimations en mode inverse des teneurs d’entrée des aquifères captifs du bassin du Lac Tchad (Bouchez et al. [2015]) B) Dépression piézométrique héritée de la nappe libre du Continental Terminal au SO du Niger, mise en évidence par superposition avec la distribution spatiale des intensités de hausse piézométrique sur la période des années 1990s (Favreau et al., [2002] ; cf. Figure 1) C) Processus actuel de salinisation en sub-surface d’eaux anciennes à long temps de résidence et de plus faible salinité de l’aquifère cénozoïque en bordure du Lac Eyre (Tweed et al. [2011]). D) Mise en évidence (cercles blancs sur le diagramme) dans l’aquifère quaternaire du bassin du Lac Tchad d’eaux isotopiquement plus appauvries à distance (>10-20 km) du Lac et des rivières affluentes, déconnectées du signal météorique moderne, interprétées comme relevant de conditions hydro-climatiques plus humides que l’actuel (Zairi, 2008).

Ces caractéristiques impactent à la fois les gradients piézométriques et les teneurs

des traceurs géochimiques en aquifère libre (De Vries et al., 2000 ; Favreau et al., [2002]). Les mesures ou échantillonnages actuels peuvent ainsi être le reflet de conditions de recharge de climats et/ou d’environnements du passé, sans lien avec les conditions environnementales de surface (Herczeg et Leaney, 2011). Considérés en tant que traceurs des flux pour les grands aquifères captifs (e.g., Edmunds et al., 1999 ; Petersen et al., 2014 ; Bouchez et al. [2015] à partir de traceurs radiogéniques à période de demi-vie relativement élevée (e.g., C-14, Chatton et al., 2016 ; Cl-36, Cartwright et al., 2017) de paléo-conditions hydrologiques ou climatiques, elles-mêmes parfois datées et connues (Leblanc et al. [2007]) figure 6A), la mise en évidence de paléo-recharges est moins fréquemment documentée en aquifère libre. Pour ce type d’aquifère, les conditions sont le plus souvent réunies en milieux sédimentaires, à plus

fortes porosités (Sy) relative, et donc au taux de renouvellement (Tr) faibles (notion inverse du temps de résidence, cf. Suckow, 2014).

Dans la bassin du Lac Tchad, le taux de renouvellement (Tr) de l’aquifère

quaternaire alimenté par recharge directe à travers les sables dunaires, et/ou de type indirect depuis le Lac vers l’aquifère a ainsi été estimé à partir des traceurs radiogéniques H-3 et C-14 de l’ordre de 0,1%·a-1 (Leduc et al., [2000]) ; Cette estimation, du même ordre de grandeur que celle obtenue pour un autre grand bassin sédimentaire sahélien à partir des mêmes traceurs (aquifère libre du CT ; Le Gal La Salle et al., 2001]) témoigne de la faiblesse naturelle des taux de renouvellement des aquifères libres en milieu semi-aride, et de temps de résidences médians (1/Tr) de l’ordre de 103 d’années.

Pour ces deux exemples, la piézométrie (en baisse régulière en bordure du Lac

Tchad ; Figure 16A ; en hausse à long terme près de Niamey ; cf. Figure 1, Figure 9B] n’est pas à l’équilibre hydrodynamique, traduisant un caractère transitoire à une échelle pluri-décennale. En conséquence, l’interprétation par une démarche analytique de modélisation inverse des teneurs en traceurs de l’environnement dissous (DIC, traceurs gazeux) ou constitutifs des eaux de la nappe (isotopes de la molécule d’eau) nécessite de tenir compte de la dynamique de l’aquifère : par exemple, au SO du Niger, la non-prise en compte de la hausse à long terme de la nappe aurait abouti à des valeurs estimées de la recharge d’un ordre de grandeur différentes selon la méthode utilisée, entre estimations issues des suivis hydrodynamiques (20 à 50 mm/a ; Leduc et al. [2001] ; Favreau et al., [2002]) et celles issues d’échantillonnage de traceurs radiogéniques (quelques mm/a ; Le Gal La Salle et al. [2001]). La mise en évidence du caractère transitoire de la piézométrie sur ce cas d’étude permet de conclure que les estimations intégratrices d’un plus long pas de temps sont davantage représentatives de "paléo"-conditions (environnementales) de recharge, à plus forte composante de l’évapotranspiration dans le bilan hydrique, sous un couvert végétal plus représentatif des conditions climaciques (Figure 9B, Figure 12A).

In fine, la qualité de l’interprétation des jeux de donnée disponibles pour

caractériser les paélo-recharges en milieu semi-aride apparaît moins fonction des capacités analytiques ou de la précision de la mesure que i) de la trop faible densité de points d’accès à la nappe (Tweed et al. [2011]) ; ii) de la nécessité de bien caractériser, dans une démarche de type direct plutôt qu’inverse, les paléo-conditions de recharge en fonction des processus hydrologiques estimés (e.g., Figure 11A) ou leur évolution connue sur la période historique (eg, figure 9B). Comme souligné dans plusieurs commentaires d’articles, préciser les processus de recharge et/ou les conditions environnementales conduisant aux teneurs observées en traceurs, en milieu de nappe libre, apparaît comme une étape nécessaire pour à la fois mieux interpréter les archives du passé contenues dans les eaux des aquifères captifs (Favreau et al. [2004]), et mieux préciser la variabilité spatiale et temporelle des flux de recharge, aux processus particulièrement fugaces et imbriqués dans l’espace.

4.2.2.2 – Endoréisme et processus de recharge localisés La diversité et l’imbrication des différents processus de recharge ont été mis en évidence pour l’ensemble des grandes régions semi-arides à l’échelle globale (Tableau 1). La singularité des aquifères de milieu semi-aride tient dans l’importance, dans l’espace et/ou en terme de flux, des processus de recharge de type indirect ou localisés, dont l’impact sur la recharge régionale croît avec l’endoréisme du milieu (e.g., Descroix et al. [2009]). Une comparaison contextuelle des relations surface-souterrain entre climats humide et semi-aride (Figure 10) montre les différences marquées dans le fonctionnement en fonction du niveau de la nappe (Figure 10) : à la multiplicité des points de décharge (du souterrain vers la surface) en climat humide, se substitue une diversité de points de recharge en milieu (semi-)aride.

En plus fine analyse, quatre différentes configurations naturelles typiques de la

recharge peuvent être distinguées à l’échelle régionale d’un aquifère de milieu semi-aride (in Meixner et al., 2016 ; références in Tableau 1):

• Recharge directe (diffuse) par piston-flow à travers des milieux perméables

(eg, reliefs dunaires, sols sableux cultivés sans irrigation ; e.g., Gates et al., 2008 ; Ibrahim et al. [2014]).

• Recharge localisée ou concentrée dans des mares temporaires ou playas (e.g., Favreau et al. [2009] ; Gurdak et Roe, 2010).

• Recharge en front de montagne ou de relief ("Mountain-front" recharge ; e.g., Houston, 2002 ; Koussoubé et al. [2017]).

• Recharge indirecte par perte par infiltration et drainage dans le réseau hydrographique (flux surface-souterrain ; e.g., Fontes et al., 1991 ; Descloitres et al. [2013]).

Une cinquième configuration, plus rare mais de nature à pondérer les variations

de recharge, peut survenir à la faveur de discontinuités géologiques ; sans être typique des milieux semi-aride, la relative faiblesse de la recharge des aquifères semi-aride la rend localement significative :

• Recharge par drainance ascendante d’aquifères sous-jacents à la faveur

de discontinuités structurales (e.g., Andrews et al., 1994 ; Cook et al. [2003]). Deux autres configurations sont liées à une anthropisation marquée du paysage :

• Recharge par excès d’irrigation (notion de "return-flow" ; e.g., Le Coz et

al., [2013] ; Fig. 11C). • Recharge à partir de barrages ou de structure de retenue artificielle (e.g.,

Leduc et al. [2007] ; cf Figure 11B ; Abdou Babaye et al. [2017]) ► Figure 10- Processus de recharge en milieu (semi) aride comparés aux processus de milieu plus humide: mise en évidence de temps de résidences plus élevés, de la capacité d’intégration des changements hydrologiques de surface, et de recharge indirecte ou localisée, favorisées par l’endoréisme (d’après Fan, 2015).

La part relative de chacun des modes de recharge pour un aquifère donné est

fortement dépendant du contexte géologique et géomorphologique. Au Sahel, la recharge diffuse a plus particulièrement été quantifiée à partir de traceurs classiques de la géochimie (Cl, NO3, H-3, O-18/H-2), notamment dans les sables dunaires quaternaires du bassin du Sénégal (Cook et al., 1992) ou du Lac Tchad (Edmunds et al., 1999). Dans le bassin du Lac Tchad, des investigations plus récentes à partir de données issues de la géophysique de sub-surface (TDEM, RMP) ou de la géochimie (mêmes traceurs et

éléments traces, Sr-87/Sr-86 ; Seidel et al. [2004]) ont permis de préciser l’importance de la recharge de type indirect à partir des rivières soit temporaires (Descloitres et al. [2013] ; Boucher et al. [2014]), soit permanentes (Mvondo et al. [2014]) ou bien du Lac lui-même (Zaïri, 2008 ; Bouchez et al., 2015). Le flux de recharge supplémentaire lié à l’irrigation dans une vallée alluviale du Bassin du Lac Tchad a été estimé, par modélisation numérique, de l’ordre de 20% des apports hydriques (Figure 11C), un chiffre à la fois cohérent avec la gamme des estimations à l’échelle globale et localement significatif pour la modélisation des échanges surface-souterrain à l’échelle régionale [Le Coz et al., (2013)]. A

C

B

► Figure 11 – Exemples de processus de recharge différenciés en aquifère de milieu semi-aride. A) Recharge localisée et préférentielle en bordure de mare endoréique dans l’aquifère du CT au SO du Niger suivi par piézométrie et limnimétrie à pas de temps horaire (in Pfeffer et al. [2013]). B) Recharge par fuite d’eau non maîtrisée en milieu karstique à l’aval d’un barrage destiné à la protection des crues, marqué en isotopie sur plusieurs km dans la zone saturée (Leduc et al. [2007]). C) Modélisation numérique (code Hydrus) de l’excès de recharge par irrigation par eaux de surface dans la vallée de la Komadougou, bassin du Lac Tchad, renseigné par une analyse fine de l’hétérogénéité sédimentaire de la zone vadose (Le Coz et al. [2013]). Au SO du Niger, les études hydrologiques ont mis en évidence l’importance de processus de recharge localisée à partir de mares endoréiques (Desconnets et al., 1997). La dynamique de vidange, plus intense en bordure annulaire des mares (Favreau [1996] ; Sou, 2002 ; Martin-Rosales et Leduc, 2003) représente de l’ordre de 80 à 95% du volume total des apports généré par le ruissellement de type Hortonien sur les bassins versants ; cette dynamique de vidange se reflète dans l’amplitude différenciée des fluctuations piézométriques à distance de l’axe des mares (figure 11A). Sur ces mêmes bassins versants, d’autres mécanismes de recharge à travers une épaisseur pluri-décamétrique de zone non-saturée (recharge localisée en zone d’épandage de mi-versant, Massuel et al. [2006], cf. Figure 5B ; recharge diffuse sous culture pluviale ; Ibrahim et al. [2014], Figure 14C) sont également en jeu, avec des dynamiques de temps de transit de ~10 à 102 ans en fonction de la profondeur de la nappe.

Cette complexité dans l’imbrication dans l’espace de dynamiques de recharges à pas de temps d’impacts différents (de l’infra-annuel au pluridécennal) permet d’expliquer la difficulté de modélisations numériques à forcer la recharge par des modèle de surface en milieu semi-aride (Massuel et al. [2011] ; Hassan et al., 2014). Alors que la modélisation de l’impact du changement climatique sur la recharge diffuse paraît conceptuellement plus robuste dans les modèles à base physique (e.g., de type Earth Sytems Models) en tant que fraction des précipitations et de paramètres renseignés de l’évapotranspiration (Döll et al., 2009 ; Bakker et al., 2013), la prise en compte de la fugacité des processus en milieux dominés par les flux de recharge localisés demeure un défi qui nécessite des investigations instrumentales adaptée à une fine échelle temporelle et spatiale (Cuthbert et al., 2013 ; Pfeffer et al., [2010, 2013]) ; ce, en complément d’autres approches intégratrices à plus large échelle des flux surface-souterrain pour les estimations à échelle régionale des aquifères (Fleckenstein et al. 2010 ; Cook, 2015). 4.2.2.3 – Hydrogéoécologie1 et flux environnementaux

En milieu tropical à saison contrastée, le caractère pérenne des eaux souterraines peut constituer pour la strate ligneuse un élément-clé d’adaptation à la variabilité interannuelle des précipitations (Clark et al., 2015). En corollaire, les flux transpirés à partir de la nappe peuvent constituer un élément important du bilan hydrique des aquifères de milieu semi-aride, dont le taux de renouvellement est naturellement faible (cf. supra, § 4.2.2.1).

La relative méconnaissance biophysique des interactions et/ou des flux de matière

et d’énergie dans la partie profonde de la zone vadose, et l’importance croissante portée aux flux environnementaux ont conduit à un nombre croissant d’études écohydrologiques ciblées sur les milieux semi-arides, particulièrement vulnérables à la surexploitation des ressources (Tableau 2). Cette préoccupation recouvre l’ensemble des grandes régions semi-arides à l’échelle globale - avec pour chacune, un ou plusieurs focus thématiques spécifiques, synthétisés comme suit :

• Australie Eaux souterraines - zones humides et salinité des eaux et des sols (e.g.,

Jolly et al., 2008). • Amérique du Sud : Flux souterrains amont-aval et écosystèmes dépendants des eaux

souterraines rechargées en altitude (e.g., Jobaggy et al., 2011). • Amérique du Nord : Espèces ligneuses invasives, altération du cycle hydrologique

(e.g., Caterina et al., 2014). • Asie centrale : Phréatophytes et préservation des flux environnementaux en bassins

arides endoréiques (e.g., Shen et al. (2013). • Afrique du Sud : Processus eaux de surface-eaux souterraines et rôle de la végétation

en milieu deltaïque; ligneux à enracinement profond (Milzsow et al., 2009; Lubczynski, 2009).

En Afrique de l’ouest à saisonnalité des précipitations contrastée, les travaux

menés sur l’interaction entre les écosystèmes ligneux dépendants des eaux souterraines ont principalement été à l’initiative de la communauté des écologues, avec des outils de l’hydraulique des flux (Roupsard et al., 1999), de la biologie (Dupuy et Dreyfus, 1992) et/ou de la géochimie isotopique (O-18/D ; Tobella et al., 2017). Ces investigations ont montré une empreinte racinaire active à des profondeurs localement jusqu’à 34 m sous la surface du sol (Dupuy et Dreyfus, 1992), avec des flux transpirés (Tg, Tableau 1) de plusieurs mm/a en parcs agro-forestiers à plus faible profondeur de nappe (~10 m). En comparaison, l’hydrogéologie représente un champ disciplinaire qui a encore, faute de données quantitatives suffisamment représentatives à l’échelle des aquifères modélisés, relativement peu pris en compte ce paramètre. Les quelques études bien documentées en Afrique de l’Ouest relèvent de la zone sub-humide de forêt-galerie phréatophytes, où le rôle des ligneux a été avancé pour justifier de la faiblesse ou l’absence de débits de

saison sèche en zones de forêt galerie, en aval hydraulique de nappes libre de versant (Kamagaté et al. [2007]), et où des flux (Tg = ~7 mm/jour en forêt galerie) ont pu être simulés en 2D à une échelle expérimentale de ~500 m (Richard et al., 2013).

En zone sahélienne, le rôle de la transpiration des ligneux reste encore, au mieux,

représenté sous l’équivalent intégrateur ETg dans les modèles numériques (e.g., Favreau et al. [2002] ; Boronina et al. [2005] ; Massuel et al., [2011]). Les flux transpirés (ETg) sont alors calés en régime permanent, contraints par estimation de la gamme des propriétés hydrodynamiques (transmissivités) des aquifères (Figure 12A). Un apport plus spécifique à l’estimation du caractère généralisé la transpiration profonde en aquifère sahélien réside dans l’observation de racines vivantes de différentes espèces de ligneux i) en premier lieu, lors de pompages dans des piézomètres et ii), dans un second temps, par observations in-situ à l’aide de caméra amphibie (Figure 12B), pour des profondeurs de nappe comprises entre 20 et 40 m sous la surface du sol. Même si les flux transpirés n’ont pu être quantifiés faute d’accès ultérieurs possibles au terrain, cet accroissement des espèces de ligneux capables de flux de transpiration à partir de nappes situées à grande profondeur sous le sol (Outre Acacia raddiana, deux espèces arbustives distinctes ont été identifiées ; in Pakayi, 2010) renforce l’hypothèse d’une explication unifiée à l’exutoire naturel de nombreuses dépressions piézométriques naturelles identifiées au Sahel (Archambault, 1960 ; Dieng et al., 1990 ; Favreau et al. [2002]) ; un phénomène qui constitue, depuis six décennies, la principale énigme de l’hydrogéologie sahélienne.

A

C

B

► Figure 12 – Processus d’évapotranspiration à partir des eaux souterraines en milieu sub-saharien : A), schéma conceptuel des flux de la nappe du CT à l’équilibre, permettant d’expliquer l’entretien de dépressions piézométriques naturelles par des flux que quelques mm/a au centre des dépressions (Favreau et al., [2002]) ; B) observation (caméra "mighty cam") de racines vivantes à travers les crépines de piézomètres à 39 m de profondeur sous la surface du sol dans le bassin du lac Tchad, dépression piézométrique naturelle du Kadzell (région de Diffa) ; C) schéma conceptuel des flux transpirés en milieu semi-aride, pro parte basé sur l’exemple de l’aquifère libre du Kalahari, Botswana (Lubczynski, 2009). ------------------------------

1- Le terme d’hydrogéoécologie a été introduit dans l’issue spéciale de 2009 à Hydrogeology Journal ("Hydrogeoecology and Groundwater Dependent Ecosystems"), pour rendre compte de l’importance des interactions bidirectionnelles entre les aquifères et les écosytèmes en dépendant (Hancock et al., 2009).

4.2.2.4 – Sensibilité au changement global

La forte sensibilité des hydrosystèmes de milieu semi-aride à de faibles variations du

milieu environnemental est une caractéristique largement reconnue à l’échelle globale (e.g., Scanlon et al., 2006 ; Cudennec et al., 2007 ; Smerdon, 2017). D’un point de vue hydroclimatique, cette sensibilité émane principalement du déséquilibre structurel des termes du bilan P−ETP, et de la faiblesse relative des flux hydrique de surface (débits) et souterrain (recharge) qui en résultent (e.g., Falkenmark, 2013 ; Figure 13A). Cette sensibilité hydro-climatique se conjugue avec une forte variabilité interannuelle de la pluviométrie, ce qui tend à amplifier les fluctuations observées à l’exutoire des basins versant (Figure 13B) - et donc, en milieu semi-aride (fig. 10), de la recharge de type indirect (ou localisé).

A

B

► Figure 13 – A) Contrastes dans les termes du bilan hydrique pour trois zones hydroclimatiques contrastées à l’échelle globale. La zone semi-aride tropicale à forte ETP (flèche blanche ascendante) est limitée dans les flux hydriques de surface et de recharge des aquifères (exutoire). Chiffres indicatifs exprimés en mm/a (d’après Falkenmark, 2013) B) Exemple de répartitions simulées (modèle éco-hydrologique couplé) des flux sur un bassin versant expérimental au SO du Niger, illustrant la variabilité interannuelle des termes du bilan pour deux saisons à pluviométrie contrastée (P1992 > P1997) et en réponse à un déboisement croissant de 1950 à 1992 (blanc=infiltration ; gris=ETP ; noir=ruissellement; in Boulain et al. [2009]). Au cours de l’Holocène, cette sensibilité naturelle s’est exprimée par de fortes variations de niveaux lacustres endoréiques (e.g., Lac Eyre ; Tweed et al. [2007] ; Lac Tchad ; Leblanc et al. [2006]) et du niveau des nappes associées (nappe libre du bassin du Lac Tchad ; Leblanc et al. [2007] ; aquifères du SO des USA, avec mise en évidence d’épisodes de "flow capacity" ; Hibbs, 2008), en réponse à de fines variations régionales du climat (e.g., Ryner et al., 2007 ; Hong et al., 2014 ; Armitage et al., 2015).

Au cours des dernières décennies, la dégradation croissante du couvert végétal ou

l’artificialisation du paysage hydrologique (déforestation, érosion, captages pour l’irrigation ; Cudennec et al., 2007) ont encore accru cette sensibilité dans de nombreuses régions semi-arides. Les conséquences géomorphologiques directes et indirectes, sur les bassins versants, ont pu alors conduire à des modifications éco-hydrologique irréversibles du milieu (Gardelle et al., 2010 ; Jenerette et al., 2012 ; Wilcox et al., 2012 ; Yang et Williams, 2015).

La mise en évidence ou la quantification de la sensibilité des aquifères semi-arides en réponse aux modifications de l’environnement, a le plus souvent été réalisée dans le cadre d’impacts de type direct, avec modification d’un seul paramètre du bilan hydrique ;

le plus souvent encore, ce paramètre est lié à un aménagement anthropique relativement localisé dans l’espace (eg., afforestation en milieu alluvial, Jackson et al. (2009) ; recharge par irrigation, Le Coz et al. [2013] – Fig. 11C ; impact de barrage sur la recharge, Ben Ammar et al. [2009], cf. Fig. 11B). La mise en évidence de relations environnementales plus complexes, comme celle de l’impact du déboisement ou de la mise en culture en milieu endoréique, nécessite une approche surface-souterrain intégrée et reste encore rare dans la littérature. Pourtant, les changements dans les flux à l’échelle du paysage, même faibles, ont potentiellement un impact plus important, car répartis sur une plus grande surface de l’aquifère. A

B

C

► Figure 14 – Sensibilité de la recharge de l’aquifère du CT du SO du Niger à l’augmentation des surfaces mises en culture pluviale et à la diminution du couvert végétal naturel, à une échelle pluri-décennale (1950-2000) A) augmentation de la densité et de la connexion du réseau de drainage (ravines, en bleu) et augmentation concomitante des surfaces mises en culture pluviale (mil, Pennisetum glaucum) observé à partir d’un jeu de photographies aériennes historiques à haute résolution (modifié, d’après Leblanc et al. [2008]) ; B) Hausse simultanée du niveau de la nappe en réponse au changement d’occupation des sols, en contexte de recharge localisée (modifié, d’après Leduc et al., [2001] C) Augmentation simultanée de la recharge diffuse (drainage 1D, code Hydrus, à 10 m) à plus long terme sous un champ de mil instrumenté en réponse à un schéma de mise en culture alternée mil-jachère (Ibrahim et al. [2014]).

Dans la bande semi-aride intertropicale, le déboisement intensif est un processus relativement récent (~102 ans) à l’échelle globale (Lambin, 2003 ; Kay et Kaplan, 2015). L’impact de cette dynamique sur le bilan hydrologique de surface a été le plus souvent étudié par des approches hydrologiques et géomorphologiques (Valentin et al., 2005 ; Jackson et al., 2009 ; Zhao et al., 2013). Pour diverses causes déjà évoquées en Introduction (cf supra), les études hydrogéologiques de l’impact sur la recharge du déboisement et des changements induits sur l’hydrologie de surface restent très peu nombreuses, ou bien souvent intégrées dans le changement global, sans distinction causale. Au sud-ouest du Niger, l’approche pluri-méthodologique et interdisciplinaire des interactions surface-souterrain a permis de mettre en évidence et de quantifier la sensibilité de la recharge de l’aquifère libre aux paramètres modifiés de l’environnement hydrologique (Fig. 14): augmentation du ruissellement de type Hortonien sur les versants sur la seconde moitié du 20e s. (Séguis et al. [2004]), accroissement de la densité de drainage par les ravines (Leblanc et al. [2008]), recharge accrue à travers les zones d’épandage sableux de mi-versant (Massuel et al. [2006]) et des mares

1950 1960 1970 1980 1990 2000

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endoréiques (Leduc et al. [2001] ; Favreau et al. [2009]). En parallèle à ces changements visibles, une augmentation de la recharge diffuse sous les parcelles en culture pluviale se superpose aux processus rapides de recharge (Ibrahim et al. [2014]).

Cet exemple sahélien intègre et complète les recherches menées sur la sensibilité de la recharge aux changements environnementaux à une échelle globale (Stoneström et al., 2009) ; il représente l’un des cas d’étude les plus documentés de la sensibilité des aquifères de milieu semi-aride à de faibles modifications de l’occupation des sols (Scanlon et al., 2007 ; Taylor et al., 2013). 4.2.3 - Un focus sur les aquifères sahéliens La justification d’un focus de recherche sur l’impact du changement climatique ou anthropique sur la ressource en eau souterraine au Sahel a déjà été apportée dans plusieurs de nos co-publications (Leblanc et al., [2008] ; Favreau et al., [2009], [2012]). Nous en reprenons ici les termes en y adjoignant i) une analyse bibliographique comparative des données et recherches menées sur le changement global (Tableau 4) et ii) des éléments d’analyse prospective de la dynamique des changements climatiques et environnementaux en cours. A

B

C

D

► Figure 15 – Spécificités à l’échelle globale et facteurs de changements pour les eaux souterraines à l’échelle de l’Afrique de l’Ouest et du Sahel : A) Intensité d’irrigation à partir des eaux souterraines beaucoup plus faible (~4% des terres cultivées) que les autres régions semi-arides (Siebert et al., 2010) ; B) Croissance démographique naturelle record en milieu rural et urbain (3-5%/a ; in Roser et Ortiz-Ospina, 2017) C) Projection (CMIP5, RCP8.5) de tendance pluviométrique au Sahel sur la période de la saison des pluies (J.-A.-S., 2071-2100 vs 1971-2000), montrant une divergence entre Sahel occidental et central (Roehrig et al., 2013) et D) Projection de faible changement du couvert végétal ligneux en Afrique de l’Ouest à échéance 2050, prenant en compte les dynamiques climatiques et anthropiques (Heubes et al., 2011). Les facteurs clé de changement dans les ressources en eau souterraine sont clairement portés par les projections illustrées en B et C.

La zone sahélienne est l’une des régions les plus sensibles à l’échelle du globe à de faibles changements environnementaux (Scheffer et al., 2001). A l’Holocène par exemple, période la mieux documentées dans les archives sédimentaires continentales, des basculements importants du fonctionnement hydrologique et de la distribution de la végétation ont été engendrés par de changements graduels des paramètres climatiques (Foley et al., 2003 ; Armitage et al., 2015).

Au cours des dernières décennies du 20e s., la région a subi i) une anomalie de sécheresse à long terme, qui a débuté à la fin des années 1960s et a culminé dans les années 1980s avec un déficit de pluviométrie de l’ordre de 25-40% comparé aux années 1930-60s (Niel et al., 2005 ; Lebel et Ali, 2009) et ii) l’une des croissances démographiques parmi les plus longues et les plus importantes à l’échelle globale, de l’ordre de 1,5/a dans les années 1950s à près de 3,0%/a depuis les années 1990s, résultant en une augmentation ~×3,5 de la population en 2010 ; les projections font état d’un doublement de la population d’ici la moitié du 21e s., en raison d’un prolongement structurel de la période de transition démographique (Guengant et May, 2010 ; Figure 15B). A

B

► Figure 16 - Deux aspects de l’importance de données hydrodynamiques de terrain, et de leur caractère limité au Sahel, pour mieux contraindre les modèles en régime transitoire: A) comparaison de données simulées (bleu foncé, code Feflow ; Diallo, 2015) et observées (trait rouge, mesures ponctuelles dans le piézomètre en arrière plan) en bordure immédiate du Lac Tchad, forcées par les niveaux reconstitués par télédétection du niveau lacustre dans la cuvette nord du Lac (reconstitution d’après Bader et al., 2011). B) Localisation des sondages par résonance magnétique des protons (RMP) lors de programmes de recherches, en vue d’estimer la variabilité des porosité de drainage (Sy ; eg., Boucher et al., [2009]) (les labels chiffrés représentent le nombre de sondage RMP par aquifère co-réalisés au Sahel; en rouge, autres données RMP). La carte de fond bleutée est issue de McDonald et al. (2012), où la faiblesse et/ou la difficulté d’accès aux données des paramètres hydrodynamiques des aquifères en Afrique sub-saharienne ("there are only two published estimates of in-situ Sy at locations in Africa") est explicite.

Cette forte croissance démographique a été supportée principalement par un accroissement de la superficie des cultures pluviales, aux dépends des surfaces en jachère longue ou des espaces restés à vocation pastorale (Goldewijk et al., 2011 ; Van Vliet et al., 2013) ; par contraste, l’irrigation est restée limitée, essentiellement par usage d’eaux de surface, en bordure des principaux fleuves et rivière (e.g., Nazoumou et al. [2016]), tandis que l’irrigation à partir des eaux souterraines ne représente encore que ~4-5% des superficies cultivées (Siebert et al., 2010, Figure 15A). L’urbanisation, en corollaire, s’est développée autour de grands pôles régionaux, mais hormis sur la côte Atlantique (Dakar ; Madioune et al., 2014) son impact sur la ressource, si il peut être localement significatif en termes de contaminations induites (e.g., Boubakar Hassane et al., [2016] ; Lapworth et al., 2017), n’impacte pas encore significativement le bilan des aquifères. En conséquence, et a contrario de la plupart des grandes régions semi-arides à l’échelle globale, les données de suivis piézométriques (cf. supra, Introduction, et Figure 1) et les analyses à plus large échelle par télédétection (données Grace ; Richey et al., 2015) ne montrent pas de surexploitation régionale des grands aquifères sahéliens. Les indices de stress hydrique "physique" sont encore largement inférieurs à d’autres régions semi-arides (Damkjaer et Taylor, 2017 ; cf. également, Figure 7).

Cette conjonction de tendances dans les facteurs d’impacts sur la recharge – aquifères en début de transition vers un développement accru de leurs usages, pression anthropique rurale continue en l’absence de transition démographique achevée, mosaïque de contextes d’usages et de processus hydrologiques à dynamiques temporelles superposées (cf. Figure 14) - est unique, dans sa configuration contemporaine, à l’échelle globale des milieux semi-arides (Hugues et al. 2015). En termes de prédiction d’évolution de la ressource, ce contexte permet l’observation fine de phénomènes de rétroactions ou de co-évolutions dans les échanges surface-souterrain qui n’ont pas pu être observés dans les autres milieux, car survenus antérieurement aux capacités accrues de mesure intensives (télédétection, suivis à différents pas de temps de co-évolutions à différentes échelles de temps et de fréquence ; Sivapalan et Bloschl, 2015).

En région sahélienne, la forte pression sur les ressources environnementales, qui se traduit aussi par des instabilités sécuritaires [OECD, 2012] limite en retour la capacité d’y produire de la science basée sur des observations de terrain continues. En hydrologie sensu lato, dont les liens avec le développement sont particulièrement nombreux (e.g., Nexus eau-nourriture-énergie, Scanlon et al., 2017) le besoin d’observations sur le long terme est particulièrement crucial et manque souvent en milieu semi-aride (Buytaert et al., 2012) pour mieux orienter et prédire les changements de la ressource en connexion avec l’accélération des dynamiques d’usage [Wagener et al., 2010]. La faiblesse des données terrain en Afrique de l’Ouest et au Sahel en particulier (Figure 16), disponibles sous forme de chroniques pour guider la compréhension fine de l’évolution des processus et mieux évaluer les modèles couplés, a pour miroir une faiblesse de visibilité et/ou de production d’études de processus du changement à l’échelle internationale (Tableau 4).

Ce déficit de connaissance en hydrogéologie trouve logiquement un écho dans

d’autres compartiments du cycle hydrologique sahélien ; par exemple, Panthou et al. (2014) notent: "West Africa is under-represented in studies assessing extreme rainfall trends at the global scale (…) and existing studies focusing on extreme rainfall in the region are very few and often of limited scopes (…) Several reasons may explain this shortcoming, among which the difficulty to access data is likely an important factor").

Alors même que la bande sahélienne est reconnue comme l’une des régions les

plus complexes et les plus sensibles au changement global, une meilleure connaissance des processus (bio)-physiques et des rétroactions des aquifères à différents pas de temps représente une clé pour mieux évaluer ou contraindre les modélisations régionales du cycle d’eau et d’énergie. Les éléments quantitatifs d’estimation des changements des flux

surface - souterrains présentés dans les différentes sections de cette partie du mémoire (4.2.2.) ont vocation à y contribuer.

► Tableau 4 – Liste de "Special issue", "collection" ou "topical collection" au croisement des thématiques "ressources en eau" et "changement global" (revues de rang Q1 à Q2 pour la première partie du Tableau, "Web of science core collection" ; excepté * ; 2009-2017). Le nombre d’articles traitant pour tout ou partie d’aquifère sahéliens (4e colonne) est faible (6/90) et traduit un déficit des recherches et/ou de leur visibilité à l’échelle internationale. La majeure partie des recherches publiées dans des sections spéciales le sont dans des sections spécifiquement dédiées au continent africain (seconde partie du Tableau).

Journal date Titre / éditorial ∑ articles "eaux

souterraines" [au Sahel]

Impact du changement global sur la ressource en eau, sans focus géographique

Hydrogeol. J. 2017 “Climate-change research by early-career hydrogeologists” -

J. Hydrol. 12/2017 "Groundwater recharge: modeling, experiments

and climate change effects" • Smerdon et Drewes (2017)

18 [1]

Water 07/2016 "Land Use, Climate, and Water Resources" • Kaushal et al. (2017) 2 [0]

Water 12/2015 "Water Resources variability and Climate Change" • Li et Urban (2015) 2 [1]

J. Hydrol. 10/2014 “Climatic change impact on water: Overcoming

data and science gaps” • Beniston et al. (2014)

6 [0]

Int. J. Water Resour. Develop. 05/2013

“ Water management and climate change: dealing with uncertainties”

• Tortajada et Biswas (2014) 3 [1]

IAH Blue book no 27/UNESCO* 2012

“Climate Change Effects on Groundwater Resources: A Global Synthesis of Findings and

Recommendations”* • Treidel et al. (2011)

21 [1]

Water Resour. Res. 06/2012 “Toward Sustainable Groundwater in Agriculture” 9 [1]

Hydrol. Earth Sys. Sci. 05/2011

“Uncertainty in climate change impacts on basin-scale freshwater resources”

• Todd et al. (2011) 3 [0]

Water Resour. Res. 12/21010 “Climate Change Effects on Groundwater

Resources” 6 [0]

Water Resour. Res. 07/2009 “Impact of land use change on water resources”*

• Stoneström et al. (2009) 20 [1]

Impacts du changement global sur la ressource en eau, en Afrique

Hydrogeol. J. 2017

“Observed Storage Changes in African Aquifers and their Implications for Sustainable Water Resources

Management”* • Taylor et al. (2017)

6 [3]

Hydrol. Sci. J. 10/2015 “African Hydrology Research” • Hughes et al. (2015) 2 [1]

Water Int. 07/2013 “Sustainable Groundwater Development for

Improved Livelihoods in Sub-Saharan Africa”* • Pavelic et al. (2013)

9 [8]

Water SA 2012 "Groundwater - Our Source of Security in an

Uncertain Future”* • Foster et al. (2012)

12 [2]

Hydrol. Sci. J. 08/2009 “Groundwater and climate in Africa” • Taylor et al. (2009) 12 [10]

J. Hydrol. 08/2009 "Surface processes and water cycle in West Africa, studied from the AMMA-CATCH observing system"*

• Redelsperger et Lebel (2009) 3 [2]

* Avec article en co-auteur dans la collection

___________________________________________________________

4.3 - Paradoxes, momentum et seuil critique ___________________________________________________________ Cette partie du mémoire a vocation à répondre de manière conceptuelle à la question posée en Introduction, en replaçant les observations effectuées au SO du Niger sur l’aquifère libre du CT dans un cadre élargi :

• i) en terme d’impacts quantitatifs (recharge) et qualitatifs (flux d’azote vers l’aquifère)

• ii) en terme de dynamique des processus en jeu (localisés, diffus) à fine échelle sur l’aquifère étudié.

• iii) en terme de généralisation à d’autres sites du à l’échelle régionale

(Favreau et al. [2012])

• iv) Sur la dynamique à plus long terme dans le cadre d’un accroissement prévisible des usages, et sur les conséquences dans les interactions entre usages et processus biophysiques (cf., Gerten, 2013).

Pour cadrer de manière synthétique le propos de cette partie du mémoire, il a

semblé ici pertinent de reproduire en intégralité l’article paru en 2009 à Water Resources Research (Favreau et al. [2009]). Dans cet article de revue des travaux antérieurs, les points i), et pro parte ii) et iii) sont discutés. Des travaux subséquents, qui précisent les processus, ont été illustrés dans différentes sections de ce mémoire : notamment, des estimations des la porosité de drainage (Pfeffer et al. [2011]) par gravimétrie en bordure de mares endoréiques sites de recharge localisée (Figures 4B, 11A) ; ou bien de manière plus fondamentale sur la dynamique de recharge de l’aquifère, une estimation de la recharge diffuse à long terme (~101 à 102 ans), estimée de l’ordre de 25 mm/a sous les champs de culture pluviale (Ibrahim et al. [2014]).

Dans une seconde partie, sera précisée comment cette hausse paradoxale peut

être également perçue comme un Momentum de l’aquifère, défini comme un événement hydrogéologique bref, pendant lequel, à la suite d’une diminution relativement rapide (à l’échelle du taux de renouvellement de l’aquifère) du couvert végétal dans le cadre d’un changement de l’occupation du sol, le stock d’eau cumulé de la zone vadose et de la zone saturée augmente durablement. Dans une trajectoire classique d’intensification des usages souvent observée en milieu semi-aride (Foley et al., 2005), cet épisode précède une exploitation intense des eaux souterraine en vue d’irrigation (Pavelic et al. [2012]), période de révolution silencieuse dans l’aquifère (Llamas et Martinez Santos, 2005).

Même si les causes peuvent en être différentes que celles documentées par proxy

au cours de l’Holocène (Hibbs, 2008), le résultat peut en être, comme relevé historiquement dans plusieurs régions semi-arides à l’échelle du globe au cours des dernières décennies, une hausse et un affleurement à "full capacity" (Tableau 1, et illustration de couverture) de l’aquifère (Favreau et al. [2012] ; Figure 17). A ce stade, l’affleurement de la nappe constitue un "seuil critique" du fonctionnement de l’aquifère, aux conséquences multiples pour les écosystèmes qui en dépendent (Gasse et al. 1997, pour les analogies avec des fonctionnement du passé holocène; Chavez et al., 2016, pour des problématiques environnementales récentes).

4.3.1 – "Land clearing, climate variability and water resources increase in semiarid SW Niger: a review” (Favreau et al., [2009], reprint, 18 pp., en annexe au rapport)

4.3.2 – Affleurement de la nappe : seuil critique et point de bascule

La sensibilité des milieux semi-arides à de faibles modifications de l’environnement peut conduire à de rapides modifications de le fonctionnement hydrodynamique des aquifères. Les conséquences sur l’environnement peuvent alors être radicales et rapides (e.g., salinisation ou approfondissement de la nappe au-delà des capacités écophysiologiques) pour les écosystèmes qui en dépendent, conduisant à définir des seuils critique dans leurs interactions hydrogéoécologiques (e.g., Jolly et al., 2008 ; Lü et al., 2012).

En terme de dynamique de nappe, les baisses à long terme peuvent amener à

définir des profondeurs au-delà desquelles la transpiration racinaire à partir de l’aquifère n’est plus soutenable (e.g., Chavez et al., 2016). Au SO du Niger, la hausse à long terme observée au SO du Niger permet de définir l’affleurement de la nappe comme seuil critique pour le fonctionnement des écosystèmes et agrosystèmes qui en dépendent (Torou et al., [2013]). En termes physiques, ce seuil critique correspond également à un bouleversement dans les processus de salinisation des eaux souterraines et des sols, avec des processus similaires à ceux observés pour les sites à irrigation excédentaire des vallées alluviales de milieu semi-aride (e.g. au Sahel, Valenza et al., 2000) – mais ici à la salinisation provoquée de manière indirecte, par le changement d’occupation des sols à une échelle régionale (Figure 17).

► Figure 17 – Exemples d’affleurement de la nappe dans le bassin des Iullemmeden, SW du Niger (Favreau et al. [2012]) A) flux d’eau naturel de la nappe affleurante vers le fleuve Niger en fin de saison des pluies; B) salinisation es eaux et des sols en bordure d’une grande mare (~50 ha) dans le lit d’un ancien affluent du fleuve Niger. Ces deux exemples illustrent le concept d’aquifère à capacité de flux ("flow capacity", in Hibbs, 2008). 4.3.3 - Un momentum hydrogéologique de portée globale

Une analyse de la demande en eau en Afrique sub-saharienne montre que la demande va au moins tripler sur la période de 2005-2030 (2030 Water Resources Group, 2009). Au-delà de la croissance naturelle, l’augmentation des besoins per capita va

accroitre les besoins en eau, conduisant à un stress à la fois par la demande et par la croissance démographique (Figure 18B).

A

B

► Figure 18 – A) Dynamique conceptuelle (étapes de transition) de l’occupation des sols à l’échelle globale (Foley et al., 2005) et B) Diagramme conceptuel de la compétition pour "l’eau bleue" (Falkenmark, 2013) en fonction de la dynamique de croissance de la population et de l’intensité de l’usages de l’eau (e.g., irrigation). Le contexte sahélien de croissance de la population (Figure 15B) et de transition vers une intensification dans l’usage des terres (4e étape identifiée en A) conduira à terme à une sollicitation accrue des eaux souterraines, seule ressource en eau douce permanente dans les régions sahéliennes.

► Figure 19 – Dynamique des eaux souterraines et des tendances sur les variables de gestion des ressources en eau souterraine en milieux semi-arides (modifié, d’après Llamas & Martinez Santos, 2005), avec superposition des différentes étapes d’intensité de l’usage des sols (catégories d’après Foley et al., 2005, cf. Figure 18A). Le momentum est défini comme la période de gain de masse d’eau par l’aquifère, en réponse au déboisement, et avant la période de "révolution silencieuse" liée à l’intensification des pompages. Le seuil critique est représenté par l’affleurement de la nappe, proche du "flow capacity" propice à la reconnexion des paléo-réseaux hydrographiques (Figure 17).

En milieu rural, l’accroissement des besoins, notamment pour l’irrigation ("Green revolution" ; McDonald et al., 2012) et en réponse aux périodes de sécheresse prolongées (Vorosmarty et al., 2005) accréditent une accélération vers une intensification de l’usage de l’eau souterraine, selon la dynamique conceptuelle observée

pour d’autres régions à l’échelle globale (Foley et al., 2005 ; Figure 18A). Selon ce schéma et par recoupement avec la dynamique d’occupation du sol observée au Sahel (Van Vliet et al., 2013 ; Figure 14B), l’étape actuelle peut être assimilée à une période située entre fin de subsistance et début d’intensification des usages, au point d’inflexion d’un accroissement des usages (Figure 19). En termes d’intensité des usages, cette période, décrite comme une "révolution silencieuse" (Llamas et Martinez Santos, 2005) est celle d’une intensité maximale du développement des usages, notamment à des fins d’irrigation.

La Figure 19, modifiée d’après Llamas et Martinez Santos (2005), replace la

dynamique de hausse de la nappe observée (Figure 14B) sur la base des différentes périodes du développement de l’occupation des sols rapportée in Foley et al. (2005). Elle permet de mettre en évidence l’existence d’un momentum hydrogéologique à la hausse, période miroir de la "révolution silencieuse", pendant laquelle l’aquifère augmente ses réserves sur une période typiquement pluri-décennale (zone vadose et/ou zone saturée). Cette hausse de la nappe consécutive au changement d’occupation des sols en période post-déboisement, mais pré-irrigation, a été décrite qualitativement dans plusieurs régions semi-arides à l’échelle du globe (cf. revue bilibiographique in Favreau et al., [2009]). Elle a rarement été enregistrée et reste insuffisamment décrite dans ses mécanismes à fine échelle (rétroactions, lien avec la qualité des eaux). Cette période est favorable au développement des usages (Torou et al. [2013]). D’un point de vue scientifique, ce momentum représente une fenêtre d’opportunité d’observation du changement hydrologique induit par l’occupation des sols, aux débuts de l’Anthropocène.

___________________________________________________________ 4.4 - Conclusion et perspectives : quelques verrous à l’estimation de la

sensibilité des aquifères de milieu semi-aride ___________________________________________________________

Plusieurs articles de revue ("review papers") ont été publiés ces dernières années sur l’impact du climat sur les eaux souterraines (e.g., Kundzewicz et Döll, 2009 ; Green et al., 2011 ; Taylor et al., 2013 ; Smerdon, 2016 ; et Tableau 4). Ces articles, aux angles de perception et aux recommandations proches (dominance de la surexploitation des aquifères, nécessité de mieux estimer l’impact du changement global sur la qualité des eaux, mieux estimer l’impact du changement climatique en fonction des processus de recharge) montrent aussi par leurs similitudes, la relative faiblesse du nombre d’évidences disponibles à l’échelle globale pour en préciser les termes de la réflexion. Souvent plus éclairants car plus densément documentés de manière intégrée à partir de données acquises sur le long terme (cf. Tableau 2) à l’échelle de leur objet d’étude, les articles à l’échelle d’aquifères ou de régions délimitées, sont généralement nettement plus riches d’enseignements pratiques (e.g., Meixner et al., 2016). Comme indiqué en Introduction de ce mémoire, au vu de l’hétérogénité i) dans la distribution des recherches menées à l’échelle globale, ii) de la variété des processus et des types de milieux aquifères, iii) dans la multiplicité des facteurs causaux dans les fluctuations observée des termes du bilan hydrique (problèmes d’équivalence), une grande prudence s’impose dans l’interpétation de données acquises à l’échelle globale sur des paramètres relevant de l’hydrogéologie (recharge, porosité, attribution de tendances…).

► Figure 20 – Illustration conceptuelle du changement attendu pour quatre des processus de recharge identifiés en zone semi-aride, cas du SO des USA (cf. Tableau 1 ; in Meixner et al., 2016). Quantifier la magnitude du changement dans la recharge et la gamme d’incertitude associée pour chacun des processus en jeu à l’échelle d’un hydro-système permet d’évaluer la pertinence des modèles couplés à plus large échelle (cf. "Earth Surface Models").

Dans ce contexte de production scientifique encore très lacunaire en analyses de données terrain sur l’impact du changement climatique, une amélioration des connaissances passe par un dialogue renforcé entre mesures de terrain, identification des processus et modélisation des flux à des fins de validation. En zone tropicale semi-aride, l’impact du changement d’occupation des sols a eu au cours des dernières décennies un impact souvent prépondérant pour expliquer les changements observés à long terme dans les ressources en eau : impacts directs bien visibles et souvent ponctuels dans le paysage (barrages, zones irriguées…) mais aussi impacts indirects et souvent moins facilement identifiables, lié aux changements dans l’usage des sols (déboisement, mise en culture pluviale, et changements du cycle hydrologique induit à différentes échelles, dont modification du paramètre dominant du cycle hydrologique, l’ETP).

Dans les prochaines décennies et de manière croissante, l’impact du changement climatique, dans ses tendances (accroissement de la température, de l’intensité des précipitations, shifts latitudinaux des zones climatiques), et les modifications attendues de la variabilité interannuelle vont progressivement impacter de manière prépondérante les hydrosystèmes, et donc la recharge, et la décharge, des aquifères. De par leurs caractéristiques intrinsèques (position à l’aval du cycle hydrologique en milieu endoréique, faiblesse relative des termes du bilan hydrique) les aquifères de milieu semi-aride, déjà fortement impactés par le changement d’usage des sols, seront tout aussi sensibles aux changements climatiques : de manière à la fois directe (e.g., paramètres de la recharge diffuse, a priori plus facilement conceptualisable et paramétrable à partir de modèles dépendant de la texture des sols; e.g. Döll, 2009) mais aussi et surtout de manière indirecte (recharge localisée), où les non-linéarités des paramètres du cycle hydrologique s’expriment fortement à différentes échelles de temps et d’espace. Une difficulté supplémentaire pour quantifier cet impact résidera dans la superposition de dynamiques à différents pas de temps, - long terme, en réponse aux changements d’occupation du sol du passé (Figure 18A) - plus progressifs mais à la variabilité accrue du signal pluviométrique (Panthou et al., [2014]), en réponse à l’impact croissant du changement climatique au cours des prochaines décennies.

Parmi les grandes questions relevant de l’impact du changement global sur la

ressource en eau souterraine, trois grands axes nous semblent pouvoir être privilégiés, car relevant de tendances avérées dans le changement climatique en cours:

• Impact de l’augmentation de la variabilité et de l’intensité des

précipitations sur la recharge, et impact de la distribution intra-saisonnière et à long terme des paramètres de l’ETP sur la recharge (diffuse) et/ou la décharge (localisée ou distribuée)

• Evaluation de l’impact combiné de ces paramètres pour les différents contextes type de recharge identifié (cf. Tableau 1) sur leur taux de renouvellement et leur sensibilité aux contaminants de surface.

• Meilleure prise en compte des flux environnementaux (décharge naturelle

des aquifères par évaporation ou transpiration) dans l’estimation des rétroactions vers l’atmosphère en réponse au changement global.

La démarche, à base de données instrumentales, se basera sur des jeux de

données acquis à méso et fine échelle sur différents observatoires nationaux et internationaux déployés en régions semi-arides, selon la même approche inter- et pluri-disciplinaire et les mêmes objectifs de modélisation que ceux détaillés à travers les différents exemples issus de nos travaux et présentés dans ce mémoire.

4.4.1 - Processus de recharge et intensité des précipitations En milieu semi-aride, les processus de recharge directs et localisés conduisent à

une forte non linéarité dans la réponse aux précipitations, avec des effets de seuils marqués liés au déclenchement de ruissellement de type hortonien (e.g., Massuel et al., [2011]) et/ou d’effet liés au cumul antécédent de flux d’infiltration dans la zone non saturée pour l’infiltration (Boulain et al., [2009]). Certains modèles régionaux de l'IPCC (2014), basés sur des processus simplifiés de recharge des aquifères prédisent ainsi des réductions significatives du niveau des nappes dans des milieux semi-arides, alors même que les observations (Taylor et al., 2013 ; Figure 21A) indiquent que la recharge des aquifères dépend de manière prépondérante l’effet de processus de recharge localisés en réponse à une augmentation de l’intensité des précipitations (Panthou et al., 2014 ; Taylor et al., 2017 ; Figure 21B).

Un étude intégrée sur les séries piézométriques disponibles à long terme doit

permettre de préciser cette relation, à la fois de manière analytique (corrélations croisées) mais aussi à partir d’exemples en 2D bien documentés (flux de recharge à travers les mares endoréiques, modélisation numériques ; cf. Figure 11A). Au-delà du cumul des précipitations ou de l’intensité événementielle, d’autres paramètres importants pour la recharge, sont constitués par i) la durée ou le timing de la saison des pluies (Biasutti et Sobel, 2009 ; Roehrig et al., 2013). D’une manière générale, un cadre conceptuel et quantitatif d’une relation pluie-recharge manque encore fortement pour mieux simuler l’impact des changements climatiques sur la recharge des aquifères.

A

B

► Figure 21 – A) Hausse annuelle de la nappe sur le site SO Niger du SO Amma-Catch en fonction de la pluviométrie moyenne annuelle (1992-2005 ; d’après Favreau et al. [2012]) comparé à B) contribution des événements extrêmes au total pluviométrique annuel au Sahel central (Taylor et al., 2017). Les deux années à la la plus forte hausse piézométrique (recharge) sont celles à une plus forte contribution relative d’événements extrêmes au Sahel central.

Une seconde approche, plus intégrée dans le temps, de l’impact de la saisonnalité

ou des types de systèmes de précipitations consiste en une analyse comparée des teneurs isotopique de la nappe et des pluies événementielles (Figure 22). A l’échelle pan-tropicale, une relation logique peut être mise en évidence entre les teneurs représentatives des aquifères rechargées sur la période actuelle et les pluies de cœur de saison pluvieuses, qui contribuent significativement davantage à la recharge (Figure 22A ; Jasechko et Taylor, 2015). Une telle relation, qui s’offre isotopiquement comme une évidence en milieu sahélien au vu de l’hydrodynamique de la recharge, peut être

précisée dans le cadre d’investigations plus poussées, à la fois i) sur le type d’aquifère échantillonné (socle, sédimentaire, alluvial) et ii) sur les types d’événements précipitants contributifs à la recharge (Figure 22 B). A

B

► Figure 22 – A) Diagramme O-18 (precip.) en fonction de O-18 (nappe) pour 15 stations GNIP-AIEA à l’échelle pan-tropicale, montrant une sélection pour la recharge pour les mois à plus forte précipitation mensuelle (Jasechko et Taylor, 2017). B) Classement par intensité événementielle des précipitations (74 événements, 3 différentes classes de systèmes convectifs) sur la période de suivi isotopique. Le croisement de données isotopiques atmosphériques et souterraine en fonction des processus de recharge peut permettre de guider plus finement l’interprétation proposée en A).

Au-delà de permettre une analyse plus fine du contexte et des événements

contributifs à la recharge actuelle, une meilleure connaissance entre intensité ou type de systèmes précipitants et la dynamique intra-saisonnière de la recharge peut permettre de mieux évaluer certains signaux isotopiques archivés dans les nappes captives au Sahel ou dans les régions limitrophes, dont l’excès en deutérium est significativement inférieur à celui des nappes libres rechargées à l’actuel (équivalence entre origine de la vapeur d’eau et processus de fractionnement dans la zone vadose ; Dray et al. 1983 ; Wood, 2011 ; Herczeg et Leaney, 2011).

4.4.2 - Taux de renouvellement et qualité des eaux

L’impact conjugué de forçages climatiques et anthropiques de type direct comme les pompages (e.g., Asoka et al., 2017) modifie la dynamique des flux de l’aquifère et contribue à intensifier le taux de renouvellement. En retour, cette intensification impacte potentiellement la qualité des eaux via i) un temps de résidence moindre, ii) la sollicitation de niveaux plus isolés de l’aquifère et iii) une plus grande sensibilité / moindre sélection des eaux contributives à la recharge.

Un des principaux intérêts des nappes de milieu semi-aride réside dans leur très

grande sensibilité à de faibles évolutions de leur environnement. À réservoir égal, le taux de renouvellement (R/V ; dimension en T-1) détermine la sensibilité de l’aquifère aux contaminants (e.g., nitrates ; Favreau et al. [2009]) et/ou aux prélèvements directs (pompages). Estimé à partir de traceurs radiogéniques (H-3, C-14) Le taux de renouvellement est ainsi d’un ordre de grandeur supérieur en zone de socle qu’en zone sédimentaire à la latitude de Niamey (Le Gal La Salle et al., [2001] ; Babaye et al., [2017]).

Comme initié à partir d’archives de la piézométrie, il est désormais possible,

compte-tenu de l’historique des données, d’estimer les changements dans le temps du taux de renouvellement à partir d’une analyse comparative à long terme de teneurs de

traceurs, pour des sites bien contrôlé dans leur fonctionnement hydrodynamique. La large gamme d’analyses documentées aussi bien en isotopie de la molécule d’eau offre un jeu de données accessible à ces estimations, dans une optique d’analyse diachronique des changements. Une première analyse à trois décennies d’écart dans des aquifères de socle au Niger (1980-2009, données de tritium, échantillonnage dans les mêmes forages ; Abdou Babaye et al., [2017]) montre ainsi une diminution des teneurs en tritium de la nappe, mais une invariance du taux de renouvellement de l’aquifère (~1,5%/a).

En seconde approche, en milieu à recharge diffuse, une analyse dans le temps des

teneurs en traceurs de la recharge requiert un échantillonnage en 1D de la zone non saturée (cf., e.g., Cook et al., 1992, pour le Sahel). En milieu à recharge localisée ou indirecte, cette approche nécessite un échantillonnage sur une ligne de flux (fleuve, mare). L’objectif en est alors une analyse des changements de teneurs de traceurs en fonction des modifications connues des paramètres de la recharge (cf. Figures 11 et 16). De premiers éléments de réponse (Ibrahim, 2008 ; Ibrahim et al., [2009]) ont montré l’existence de gradients thermiques associés à une sélection de la recharge pour les événements pluvieux à plus faible température que celle du sol (traçage thermique de la recharge, préservant la température de l’événement pluvieux davantage que celle du sol). Une telle approche, parfaitement reproductible en milieu à recharge indirecte à partir de plus grands hydrosystèmes (e.g., fleuve Niger) est susceptible de contribuer à répondre à la question de l’impact indirect du changement global sur la qualité (thermique, teneurs isotopiques, lessivage de la zone non saturée) des eaux souterraines. Cette démarche peut également permettre d’observer des ruptures dans les teneurs à distance des sites de recharge privilégiés du paysage, à l’image des séries temporelles obtenues en des points fixes de l’aquifère (cf. Figure 5A) et/ou de celles observées à plus large échelle en paléohydrologie (e.g., Fontes et al., 1991).

En retour, d’un point de vue méthodologique et interprétatif de teneurs des

traceurs du taux de renouvellement dans l’aquifère, une approche instrumentale à fine échelle peut permette de préciser les conditions environnementales présidant aux teneurs de traceurs (CFCs, Rn…) obtenus dans des contextes environnementaux moins maîtrisés (incertitude sur l’importance relative des processus de recharge directe ou indirecte dans le passé ; modèles analytiques appliqués pour interpréter les teneurs en gaz dissous). 4.4.3 - Flux environnementaux et rétroactions

L’influence des eaux de surface ou de l’état d’humidité du sol entre termes de rétroactions microclimatiques et climatiques est un phénomène largement mis en évidence dans les zones intertropicales, et au Sahel en particulier (Taupin et al., 2000 ; Taylor et al., 2011). La réponse à la hausse (ou a la baisse) du niveau des nappes en fonction des usages et/ou de la recharge impacte le bilan hydrique et énergétique de la sub-surface et possiblement des flux d’eau et d’énergie vers la basse atmosphère.

Au-delà des cas documentés d’affleurement de la nappe au SW du bassin des

Iullemmeden (Favreau et al., [2012]), qui restent à étudier du point de vue de leur impact en termes de rétroactions climatique, d’autres impacts plus subtils peuvent se produire dans des régions à nappe historiquement sub-affleurantes (0-4 m sous le sol, bassin du lac Tchad et vallées alluviales) au Sahel et qui marquent par leur fluctuations leur grande sensibilité aux paramètres intra-saisonnier de l’ETP (Oasis du Manga, d’extension ~100 000 km2 ; Carter et Alkali, 1996 ; Edmunds et al., 1999 ; Zairi, 2008). Pour ces sites, aux salinités bien marquées, de subtiles variations de la distribution des paramètres de l’ETP peuvent induire des changements dans le bilan de la décharge (Eg, Tableau 1), et donc, de par l’importance de la superficie concernée, dans les flux de rétroaction vers l’atmosphère.

Un autre élément contributif à la décharge des aquifères de milieu semi-aride est représenté par la part directement transpirée par la végétation à enracinement profond, un processus dont l’importance est reconnue de manière croissante dans la littérature (Lubczinski, 2009 ; Jobbagy et al., 2011 ; Fan, 2015).

► Figure 23 – Coupe hydrogéologique en bordure sud du Lac Tchad, montrant la distribution des flux surface (rivières affluentes du Lac) - souterrain (recharge de type indirect) et la distribution associée des faciès chimiques et des teneurs isotopiques échantillonnées en forages de la nappe du Quaternaire (d’après Mvondo et al., 2017 ; dépressions piézométriques naturelles de l’extrême nord Cameroun).

Depuis le milieu des années 1950s (Archambault, 1960) L’existence de dépressions piézométriques naturelles a été mis en évidence au Sahel. À ce jour, leur fonctionnement demeure énigmatique, car mal compris ; plusieurs explications ont été avancées, d’une origine eustatique en bordure de l’océan (Dieng et al., 1990) à hydrogéoécologique (Favreau et al., [2002]). D’autres hypothèses structurales, particulièrement audacieuses car ne prenant en compte l’ensemble des évidences hydrodynamiques, ont également été avancées (Arad et Kafri, 1975). Ces dépressions piézométriques naturelles se répartissent sur l’ensemble de la bande sahélienne. Leur existence contribue à réguler, notamment, le bilan salin et hydrique des grands aquifères sédimentaires dans lesquels elles se positionnent (Abderamane et al., 2009 ; Bouchez et al., 2016).

L’importance de bien comprendre l’origine de ces structures est illustrée en Figure

23. Cumulée, la superficie concernée par les dépressions piézométriques sahéliennes représente de l’ordre de ~450 000 km2 (Aranyossy et Ndiaye, 1993 ; Mvondo, 2017). Intégrer la part souterraine aux modèles surface-souterrain de type ESM au Sahel revient donc à en comprendre le fonctionnement et les processus. Un début d’explication unifiante réside dans la découverte de racine profondes dans des piézomètres dans la partie centrale de la dépression du Kadzell (Figure 12). Par un focus de modélisation numériques contraintes par l’ensemble des informations (hydrogéophysique, géochimie

isotopique, hydrodynamique) permettant de contraindre les flux de décharge de l’aquifère, nous chercherons à étendre notre connaissance des flux "hydrogéoécologiques" de rétroaction vers l’atmosphère (ETg, Tableau 1), prenant compte également les contraintes imposées par les conditions environnementales changeantes.

_______________________________________________________________________

4.5 - Références citées _______________________________________________________________________ Abderamane H., et al. (2009) Hydrogeochemical and isotopic characterization of the

groundwater in the Chari-Baguirmi depression, Republic of Chad. Environ. Earth Sci., 69, 2337–2350, 2013.

Aquilina L., et al. (2014) Dissolved gases in groundwater and groundwater dating methods: How useful for hydrogeological modeling? - Foreword to the special issue Preface. Applied Geochem., 50, 115-117.

Altchenko I., Villholth K. (2013) Transboundary aquifer mapping and management in Africa: a harmonised approach. Hydrogeology J., 21, 7, 1497-1517.

Anderson, M.P. (2005) Heat as a ground water tracer. Ground Water, 43(6), 951-968. Andrews J.N., et al. (1994) The evolution of the Alkaline groundwaters in the Continental

Intercalaire aquifer of the Irhazer plain, Niger. Water Resources Research, 30, 1, 45-61.

Arad A., Kafri U. (1975) Geochemistry of groundwaters in the Chad basin. J. Hydrol. 25 (1/2), 105-127.

Aranyossy J.F., Ndiaye B. (1993) Étude et modélisation de la formation des dépressions piézométriques en Afrique sahélienne. Revue des Sciences de l'Eau, 6, 1, 81-96.

Archambault J. (1960) Eaux souterraines de l’Afrique occidentale. Berger-Levrault éd. Nancy, France, 139 p.

Armitage S.J., et al. (2015) West African monsoon dynamics inferred from abrupt fluctuations of Lake Mega-Chad. PNAS, 112, 28, 8543-8548

Asoka A., et al. (2017) Relative contribution of monsoon precipitation and pumping to changes in groundwater storage in India. Nature Geoscience, 10, 2, 109-117.

Bader J.C., et al. (2011) Modèle hydrologique du lac Tchad. Hydrol. Sci. J. 56 (3), 411–425.

Bakker M., et al. (2013) Groundwater recharge: processes and quantification. Hydrol. Earth Syst. Sci., 17, 2653-2655

Balugani E., et al. (2017) Groundwater and unsaturated zone evaporation and transpiration in a semi-arid open woodland. Journal of Hydrology, 547, 54-66

Barthel R. (2014) Integration of groundwater and surface water research: an interdisciplinary problem? Hydrology and Earth System Sciences, 18, 2615–2628.

Beniston M. et al. (2014) The impacts of climatic change on water resources: Foreword to the Special Issue. Journal of Hydrology, 518, 179-179

Besbes M., De Marsily G. (1978) Estimating recharge from ephemeral streams in arid regions – case study at Kairouan, Tunisia. Water Resources Research, 14, 2, 281-290.

Biancamaria S., et al. (2016) The SWOT mission and its capabilities for land hydrology. Surveys in Geophysics, 37, 307-337.

Biasutti M., et Sobel A.H. (2009) Delayed Sahel rainfall and global seasonal cycle in a warmer climate. Geophysical Research Letters, 36, L23707.

Bouchez C., et al. (2016) Hydrological, chemical and isotopic budgets of Lake Chad: a quantitative assessment of evaporation, transpiration and infiltration fluxes. Hydrol. Earth Syst. Sci., 20, 1599-1619.

Bui E.N., (2016) Data-driven Critical Zone science: A new paradigm. Science of The Total Environment, 568, 587-593.

Burte J., et al. (2005) Human impacts on components of hydrological balance in an alluvial aquifer in the semiarid Northeast, Brazil. Hydrological Sciences Journal, 50, 1, 95-110.

Buytaert W., et al. (2012) Assessment and Management of Water Resources in Developing, Semi-arid and Arid Regions. Water Resources management, 26, 4, 841-844.

Candela L., et al. (2014) Groundwater modelling with limited data sets: the Chari-Logone area (Lake Chad Basin, Chad). Hydrological Processes, 28, 11, 3714-3727

Carter R.C., Alkali A.G., (1996) Shallow groundwater in the northeast arid zone of Nigeria. Quarterly Journal of Engineering Geology, 29, 341-355.

Cartwright I., et al. (2017) A review of radioactive isotopes and other residence time tracers in understanding groundwater recharge: Possibilities, challenges, and limitations. J. Hydrol., 555, 797-811.

Caterina G.L., et al. (2014) Water use of Juniperus virginiana trees encroached into mesic prairies in Oklahoma, USA. Ecohydrology, 7, 4, 1124-1134.

Chatton E., et al. (2016) Glacial recharge, salinisation and anthropogenic contamination in the coastal aquifers of Recife (Brazil). Science of the Total Environment, 569, 1114-1125.

Chavez R.O., et al. (2016) 50 years of water extraction in the Pampa del Tamarugal basin: Can Prosopis tamarugo trees survive in the hyper-arid Atacama Desert (Northern Chile)? J. Arid Environ., 124, 292-303

Clark M.P., et al. (2015) Improving the representation of hydrologic processes in Earth System Models. Water resources Research, 51, 8, 5929-5956.

Coelho V.H.R., et al. (2017) Alluvial groundwater recharge estimation in semi-arid environment using remotely sensed data. J. Hydrol., 548, 1-15

Cook P.G., et al. (1992) Estimating paleorecharge and paleoclimate from unsaturated zone profiles. Water Resources Research, 28, 10, 2721-2731.

Cook B.I., et al. (2014) Global warming and 21st century drying. Climate dynamics, 43, 9-10, 2607-2627.

Cook P.G. (2015) Quantifying river gain and loss at regional scales. Journal of Hydrology 531, 749–758.

Cudennec C., et al. (2007) Dryland hydrology in Mediterranean regions - a review. Hydrol. Sci. J., 52, 6, 1077-1087.

Cuthbert M.O., et al. (2013) Linking soil moisture balance and source-responsive models to estimate diffuse and preferential components of groundwater recharge. Hydrol. Earth System Sci., 17, 3, 1003-1019.

Cuthbert M.O., et al. (2016) Understanding and quantifying focused, indirect groundwater recharge from ephemeral streams using water table fluctuations, Water Resour. Res., 52, 827–840.

Dalin C., et al. (2017) Groundwater depletion embedded in international food trade. Nature, 543, 700-704.

Damkjaer S., Taylor R.G. (2017) The measurement of water scarcity: Defining a meaningful indicator. Ambio, 46, 5, 513-531.

De Marsily G. et al. (1999) Regards sur 40 ans de problèmes inverses en hydrogéologie. Comptes Rendus de l’Académie des Sciences de Paris IIa, 329, 73-87.

De Marsily G. (2003) Importance of the maintenance of temporary ponds in arid climates for the recharge of groundwater. Comptes Rendus Geoscience, 335, 933-934.

De Vries J.J. et al. (2000) Groundwater recharge in the Kalahari, with reference to paleo-hydrologic conditions. Journal of Hydrology, 238, 1-2, 110-123.

De Vries J.J. Simmers I. (2002) Groundwater recharge: an overview of processes and challenges. Hydrogeology Journal, 10, 1, 5-17.

Denton F., et al. (2014) Climate-resilient pathways: adaptation, mitigation, and sustainable development. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, CUP, UK.

Desconnets J.C., et al. (1997) Hydrology of the Hapex-Sahel Central super-site: surface water drainage and aquifer recharge through the pool systems. J. Hydrol. 188:155–178.

Dewandel B., et al. (2012) Upscaling and regionalizing hydraulic conductivity and effective porosity at watershed scale in deeply weathered crystalline aquifers. J. Hydrol., 416, 83-97.

Dieng B., et al. (1990) Palaeohydrogeology of the Senegal sedimentary basin: a tentative explanation of the piezometric depressions. Journal of Hydrology, 118, 1-4, 357–371.

Döll P., Fiedler K. (2008) Global-scale modeling of groundwater recharge. Hydrology and Earth System Sciences, 12, 3, 863-885.

Döll P. (2009) Vulnerability to the impact of climate change on renewable groundwater resources: a global-scale assessment. Environ. Res. Lett., 4, 3, 035006.

Dray M. et al. (1983) Isotopic composition of groundwater in the southern Sahara. In: Palaeoclimates and palaeowaters: a collection of environmental isotope studies. IAEA, Vienna, 187–199.

Dregne H.E. (1991) Arid Land degradation – a result from mismanagement. Geotimes, 36, 6, 19-21.

Dupuy N.C., Dreyfus B. (1992) Bradyrhizobium populations occur in deep soil under the leguminous tree Acacia albida. Applied and Environmental Microbiology, 58, 8, 2415-2419.

Durand J.F. (2012) The impact of gold mining on the Witwatersrand on the rivers and karst system of Gauteng and North West Province, South Africa. J Afr. Earth Sci., 68, 24-43.

Edmunds W.M., et al. (1999) Lakes, groundwater and palaeohydrology in the Sahel of NE Nigeria: evidence from hydrogeochemistry. Journal of the Geological Society of London, 156, 345-355.

Edmunds M. (2009) Palaeoclimate and groundwater evolution in Africa – implications for adaptation and management. Hydrological Sciences Journal, 54, 4, 781-792.

Falkenmark M. (2013) Adapting to climate change: towards societal water security in dry-climate countries. International Journal of Water Resources Development, 29, 2, 123-136.

Fan Y. (2015) Groundwater in the Earth’s critical zone: Relevance to large-scale patterns and processes. Water Resources Research, 51, 3052-3069.

Fleckenstein J.H., et al. (2010) Groundwater-surface water interactions: New methods and models to improve understanding of processes and dynamics. Advances in Water Resources, 33, 11, 1291–1295.

Flint L.E., et al. (2012) A basin-scale approach for assessing water resources in a semiarid environment: San Diego region, California and Mexico. Hydrology and Earth System Sciences, 16, 10, 3817-3833.

Foley J.A., et al. (2003) Regime shifts in the Sahara and Sahel: Interactions between ecological and climatic systems in northern Africa. Ecosystems, 6, 6, 524-539.

Foley J.A. (2005) Global consequences of land use. Science, 309, 570-574. Fontes J.C. et al. (1970) Deuterium and oxygen-18 in water of lake Chad. In: Isotope

Hydrology 1970, 387-404. IAEA-SM-129/23, IAEA Press, Vienna, Austria. Fontes J.C., Edmunds M. (1989) The use of environmental isotope techniques in arid

zone hydrology – a critical review. UNESCO IHP III Project 5.2, UNESCO, Paris, 1989.

Fontes J.C., et al. (1991) Paleorecharge by the Niger River (Mali) deduced from groundwater geochemistry. Water Resour. Res., 27, 2, 199-214.

Fontes J.C., et al. (1993) Climatic conditions of Holocene groundwater recharge in the Sahel zone of Africa. In: Isotopes techniques in the study of past and current environmental changes in the hydrosphere and the atmosphere, IAEA, Vienna, 231-248.

Foster S., et al. (2012) Managed groundwater development for water-supply security in Sub-Saharan Africa: Investment priorities. Water SA, 38, 3, 359-366.

Gaillardet J. (2014) Editorial preface : the earth’s critical zone. Procedia Earth and Planetary Science, 10, 1-2.

Gardelle J., Hiernaux P., Kergoat L., Grippa M. (2010) : Less rain, more water in ponds: a remote sensing study of the dynamics of surface waters from 1950 to present in pastoral Sahel (Gourma region, Mali). Hydrol. Earth Syst. Sci., 14, 309–324.

Gasse F., et al. (1997) Diatom-inferred salinity in palaeolakes: An indirect tracer of climate change. Quaternary Science Reviews, 16, 6, 547-563.

Gates J., et al. (2008) Estimating groundwater recharge in a cold desert environment in northern China using chloride. Hydrogeol. J., 16, 5, 893-910.

Gerten D., et al. (2013) A vital link: water and vegetation in the Anthropocene. Hydrol. Earth Syst. Sci., 17, 3841–3852.

Gleeson, T. et al. (2012) Water balance of global aquifers revealed by groundwater footprint, Nature, 488, pp. 197-200.

Gleeson T., et al. (2016) The global volume and distribution of modern groundwater. Nature Geoscience, 9, 2, 161-167

Goldewijk K.K., et al. (2011) The HYDE 3.1 spatially explicit database of human-induced global land-use change over the past 12,000 years. Global Ecology and Biogeography, 20, 1, 73-86.

Green T., et al. (2011) Beneath the surface of global change: Impacts of climate change on groundwater. Journal of Hydrology, 405, 532-560.

Guengant J.P., May J.F. (2013) African Demography, Global Journal of Emerging Market Economies, 5, 3, 215-267.

Gurdak J., Roe C.D. (2010) Review: Recharge rates and chemistry beneath playas of the High Plains aquifer, USA. Hydrogeol. J., 18, 8, 1747-1772.

Hancock P.J, et al. (2009) Preface: hydrogeoecology, the interdisciplinary study of groundwater dependent ecosystems. Hydrogeology Journal, 17, 1, 1-3.

Hassan, A., Jin, S.G. (2016) Water storage changes and balances in Africa observed by satellite gravimetry and hydrologic models. Geodesy and Geodynamics, 7, 1, 39–49.

Herczeg A., Leaney F., (2011) Review: Environmental tracers in arid-zone hydrology. Hydrogeology Journal, 19, 1, 17-29.

Heubes J., et al. (2011) Modelling biome shifts and tree cover change for 2050 in West Africa. J. Biogeogr., 38, 12, 2248-2258.

Hibbs B.J. (2008) Foreword: Ground water in arid zones. Ground Water, 46, 3, 345-348. Houston J., (2002) Groundwater recharge through an alluvial fan in the Atacama Desert,

northern Chile: mechanisms, magnitudes and causes. Hydrol. Process., 16, 15, 3019-3035.

Hughes D.A. et al. (2015) A review of aspects of hydrological sciences research in Africa over the past decade. Hydrological Sciences Journal, 60, 11, 1865-1879.

Hulme M. (2001) Climatic perspectives on Sahelian dessication: 1973-1998. Global Environmental Change, 11, 19-29.

Jackson R.B., et al. (2009) Ecohydrology in a human-dominated landscape. Ecohydrology, 2, 3, 383-389.

Jasechko S., Taylor R.G. (2015) Intensive rainfall recharges tropical groundwaters. Environ. Res. Lett. 10, 124015.

Jasechko S., et al. (2017) Global aquifers dominated by fossil groundwaters but wells vulnerable to modern contamination. Nature Geoscience, 10, 6, 425-429.

Jenerette G.D., et al. (2012) Organization of complexity in water limited ecohydrology. Ecohydrology, 5, 184-199.

Jobbagy E.G., et al. (2011) Water subsidies from mountains to deserts: their role in sustaining groundwater-fed oases in a sandy landscape. Ecological applications, 21, 3, 678-694.

Jolly ID, et al. (2008) A review of groundwater-surface water interactions in arid/semi-arid wetlands and the consequences of salinity for wetland ecology. Ecohydrology, 1, 1, 43-58.

Kay A.U., Kaplan J.O. (2015) Human subsistence and land use in sub-Saharan Africa, 1000 BC to AD 1500: A review, quantification, and classification. Anthropocene, 9, 14-32.

Kirchner J.W. (2003) A double paradox in catchment hydrology and geochemistry. Hydrological Processes, 17, 871-874.

Kirchner J.W. (2006) Getting the right answer for the right reasons: linking measurements, analyses, and models to advance the science of hydrology. Water Resources Research, 42: W03S04.

Kollet, S.J., Maxwell, R.M. (2006) Integrated surface–groundwater flow modeling: A free-surface overland flow boundary condition in a parallel groundwater flow model, Advances in Water Resources, 29, 7, 945-958.

Kurtzman D., Scanlon B.R. (2011) Groundwater recharge through vertisols: Irrigated Cropland vs. Natural Land, Israel. Vadose Zone Journal, 10, 2, 662-674

Lambin E.F. (1997) Modelling and monitoring land-cover change processes in tropical regions. Progress in Physical Geography, 21, 3, 375-393.

Lambin E.F. (2003) Dynamics of land-use and land-cover change in tropical regions. Annu. Rev. Environ. Resour., 28, 205–241.

Lambin E.F. et al. (2014) Scenarios on future land changes in the West African Sahel. Geogr. Tidsskrift-Danish J. Geogr., 114, 1, 76-83.

Lamontagne S., Herczeg A. (2009) Hydrology and ecohydrology of Australian semi-arid wetlands Preface. Hydrol. Process., 23, 24, 3413-3414.

Lapworth D.J. et al. (2017) Urban groundwater quality in sub-Saharan Africa: current status and implications for water security and public health. Hydrogeol. J., 25, 4, 1093-1116.

Lebel, T. Ali, A. (2009) Recent trends in the Central and Western Sahel rainfall regime (1990–2007). J. Hydrol., 375, 52–64, 2009.

Lebel T. et al. (2009) AMMA-CATCH studies in the Sahelian region of West-Africa: An overview. J Hydrol., 375, 1-2, 3-13.

Leduc C. et al. (2017) Anthropization of groundwater resources in the Mediterranean region: processes and challenges. Hydrogeol. J., 25, 6, 1529-1547.

Lewis J. (2012) The Application of Ecohydrological Groundwater Indicators to Hydrogeological Conceptual Models. Ground Water, 50, 5, 679-689.

Liu C.M., et al. (2010) Eco-hydrology and sustainable development in the arid regions of China Preface. Hydrological Processes, 24, 2, 127-128.

Llamas M.R., Martinez-Santos P. (2005) Intensive groundwater use: Silent revolution and potential source of social conflicts. J. Water Resour. Planning Management, 131, 5, 337-341.

Long D. et al. (2105) Global analysis of approaches for deriving total water storage changes from GRACE satellites. Water Resources Research, 51, 4, 2574-2594.

Lubczynski M., Gurwin J. (2005) Integration of various data sources for transient groundwater modeling with spatio-temporally variable fluxes - Sardon study case, Spain. J. Hydrol., 306, 1-4, 71-96.

Lubczynski M. (2009) The hydrogeological role of trees in water limited environments. Hydrogeology Journal 17, 247–259.

Madioune D.H. et al. (2014) Application of isotopic tracers as a tool for understanding hydrodynamic behavior of the highly exploited Diass aquifer system (Senegal). J. Hydrol., 511, 443-459.

Mahé G. et al. (2013) The rivers of Africa: witness of climate change and human impact on the environment. Hydrological Processes, 27, 2105-2114.

Martin Rosales W., Leduc C. (2003) Dynamics of emptying of a temporary pond in the Sahel: the case study of Banizoumbou (southwestern Niger). Comptes Rendus Geoscience, 335, 5, 461-468.

McDonald A.M. et al. (2012) Quantitative maps of groundwater resources in Africa. Environmental Research Letters, 7, 2, 024009.

McDonnell J.J. et al. (2007) Moving beyond heterogeneity and process complexity: a new vision for watershed hydrology. Water Resources Research, 43: W07301.

McDonnell J.J. (2017) Beyond the water balance. Nature Geoscience, 10, 396. Meixner T. et al. (2016) Implications of projected climate change for groundwater

recharge in the western United States. J. Hydrol., 534, 124-138. Milzow C. et al. (2009) Regional review: the hydrology of the Okavango Delta, Botswana-

processes, data and modelling. Hydrogeology Journal, 17, 6, 1297-1328. Newman B.D., Robinson B.A. (2005) The hydrogeology of Los Alamos National

Laboratory: Site history and overview of vadose zone and groundwater issues. Vadose Zone Journal, 4, 3, 614-619.

OECD (2012) Global security risks and West Africa. Development challenges. West African studies, OECD Publ. http://dx.doi.org/10.1787/9789264171848-en

Panthou G. et al. (2014) Recent trends in the regime of extreme rainfall in the Central Sahel. Int. J. Climatol., 34, 3998–4006.

http://dx.doi.org/10.1787/9789264171848-en

Payne B.R. (1988) The status of isotope hydrology today. Journal of Hydrology, 100, 207-237.

Peel M.C., et al. (2007) Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification. Hydrology and Earth System Sciences, 11, 1633-1644.

Petersen J.O., et al. (2014) Quantifying paleorecharge in the Continental Intercalaire (CI) aquifer by a Monte-Carlo inversion approach of Cl-36/Cl data. Appl. Geochem., 50, 209-221.

Redelsperger J.L., Lebel T. (2009) Surface processes and water cycle in West Africa, studied from the AMMA-CATCH observing system. J. Hydrol., 375, 1-2, 1-2.

Reynolds J.F., et al. (2007) Global desertification: building a Science for dryland development. Science, 316, 5826, 847-851.

Richard A. et al. (2013) Interplay of riparian forest and groundwater in the hillslope hydrology of Sudanian West Africa (northern Benin). Hydrology and Earth System Sciences, 17, 12, 5079-5096.

Richey A.S. et al. (2015) Quantifying renewable groundwater stress with GRACE. Water Resources Research, 51, 7, 5217-5238.

Ripple W.J. et al. (2017) World scientists’ warning to humanity: a second notice. Bioscience, doi:10.1093/biosci/bix125

Robins N.S. et al. (2006) The changing role of hydrogeology in semi-arid southern and eastern Africa. Hydrogeology Journal, 14, 1483-1492.

Rodell M. Famiglietti J.S. (1999) Detectability of variations in continental water storage from satellite observations of the time dependent gravity field. Water Resources Research, 35, 9, 2705-2723.

Roehrig R. et al. (2013) The present and future of the West African Monsoon : a process-oriented assessment of CMIP5 simulations along the AMMA transect. Journal of Climate, 26, 17, 6471-6505.

Rojas R., Dassargues A. (2007) Groundwater flow modelling of the regional aquifer of the Pampa del Tamarugal, northern Chile. Hydrogeol. J., 15, 3, 537-551.

Roser M, Ortiz-Ospina E (2017) ‘World Population Growth’. Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from: https://ourworldindata.org/world-population-growth/

Roupsard O. et al. (1999) Reverse phenology and dry-season water uptake by Faidherbia albida (Del.) A. Chev. in an agroforestry parkland of Sudanese west Africa. Functional Ecology, 13, 4, 460-472.

Ryner M. et al. (2007) Climatic and hydrological instability in semi-arid equatorial East Africa during the late Glacial to Holocene transition: A multi-proxy reconstruction of aquatic ecosystem response in northern Tanzania. Palaeo-3, 248, 3-4, 440-458.

Savenije H.H.G. et al. (2014) Evolving water science in the Anthropocene. Hydrology and Earth System Sciences, 18, 319-332.

Scanlon B.R. et al. (1999) Relationship between geomorphic settings and unsaturated flow in an arid setting. Water Resources Research, 35, 4, 983-999.

Scanlon B.R. et al. (2003) Variations in flow and transport in thick desert vadose zones in response to paleoclimatic forcing (0-90 kyr): Field measurements, modeling, and uncertainties. Water Resources Research, 39, 7, 1179.

Scanlon B.R. et al. (2006) Global synthesis of groundwater recharge in semiarid and arid regions. Hydrological Processes, 20, 15, 3335-3370.

Scanlon B.R. et al. (2007) Global impacts of conversions from natural to agricultural ecosystems on water resources: Quantity versus quality. Water Resources Research, 43, 3, W03437.

Scanlon B.R. et al. (2017), The food-energy water nexus: Transforming science for society, Water Resour. Res., 53, 3550– 3556.

Scheffer M. et al. (2001) Catastrophic shifts in ecosystems. Nature, 413, 6856, 591-596. Shen Y.J., et al. (2013) Ecohydrology of the inland river basins in the Northwestern Arid

Region of China Preface. Ecohydrology, 6, 6, 905-908. Siebert S., et al. (2010) Groundwater sue for irrigation – a global inventory. Hydrol.

Earth Syst. Sci., 14, 1863-1880, 2010 Sivapalan M., Bloschl G. (2015) Time scale interactions and the coevolution of humans

and water. Water Resources Research, 51, 9, 6988-7022.

Smerdon B.D., (2017). A synopsis of climate change effects on groundwater recharge. Journal of Hydrology, 555, 125-128.

Smerdon B.D., Drewes J.E. (2017) Groundwater recharge: The intersection between humanity and hydrogeology. Journal of Hydrology, 555, 909-911.

Stonestrom D.A., et al. (2009) Introduction to special section on Impacts of Land Use Change on Water Resources. Water Resources Research, 45, W00A00.

Suckow A. (2014) The age of groundwater - Definitions, models and why we do not need this term. Applied Geochemistry, 50, 222-230.

Taupin J.D., et al. (2000) Rainfall characteristics (δ18O, δ2 H, ΔT and ΔHr) in western Africa: Regional scale and influence of irrigated areas. J. Geophys Res., 105, D9, 16 , 11911–11924.

Taylor C.M. et al. (2002) The influence of land use change on climate in the Sahel. J Climate, 15, 3615–3629.

Taylor C.M. et al. (2017) Frequency of extreme Sahelian storms tripled since 1982 in satellite observations. Nature, 544, 7651, 475-478.

Taylor R.G. et al. (2009) Groundwater and climate in Africa-a review. Hydrological Sciences Journal, 54, 4, 655-664.

Taylor R.G. et al. (2013) Evidence of the dependence of groundwater resources on extreme rainfall in East Africa. Nature Climate Change, 3, 374-378.

Todd M.C. et al. (2011) Uncertainty in climate change impacts on basin-scale freshwater resources – preface to the special issue: the QUEST-GSI methodology and synthesis of results. Hydrology and Earth System Sciences, 15, 1035-1046.

Tortajada C., Biswas A.K. (2014) Editorial: Infrastructure and development. Int. J. Water Resour. Development, 30, 1, 3-7.

Treidel H. et al. (2012) Climate change effects on groundwater resources: A global synthesis of findings and recommendations. International Contributions to Hydrogeology, Taylor & Francis publ.

Valentin C. et al. (2005) Gully erosion: Impacts, factors and control. CATENA, 63, 2-3, 132-153.

Valenza A., et al. (2000) Influence of groundwater on the degradation of irrigated soils in a semi-arid region, the inner delta of the Niger River, Mali. Hydrogeol. J., 8, 4, 417-429.

Van Vliet N. et al. (2013) Scientific documentation of crop land changes in the Sahel: A half empty box of knowledge to support policy? J. Arid. Environ., 95, 1-13.

Wada Y. et al. (2010) Global depletion of groundwater resources. Geophys. Res. Lett., 37, L20402.

Wagener T. et al. (2010) The future of hydrology: An evolving science for a changing world. Water Resources Research, 46, W05301.

Wang L. et al. (2012) "Water, climate, and vegetation: ecohydrology in a changing world" Preface. Hydrology and Earth System Sciences, 16, 12, 4633-4636.

White F. (1983) The vegetation of Africa. Natural Resources Research XX, UNESCO, Paris, 352 pp.

Wilcox B.P. et al. (2012) Ecohydrologic connections and complexities in drylands: new perspectives for understanding transformative landscape change Preface. Ecohydrology, 5, 2, 143-144.

Wilson J.L., Guan H. (2004) Mountain-Block Hydrology and Mountain-Front Recharge. In: groundwater recharge in a desert Environment: the southwestern United States, AGU, Washington, DC, USA, 113-137.

Wood W.W. Sanford W.E. (1995) Chemical and isotopic methods for quantifying ground-water recharge in a regional, semiarid environment. Ground Water, 33, 3, 458-468. Wood W.W. (2011) Source of paleo-groundwater in the Emirate of Abu Dhabi, United

Arab Emirates: evidence from unusual oxygen and deuterium isotope data. Hydrogeology Journal, 19, 1, 155-161.

Wright, D. K. (2017) Humans as Agents in the Termination of the African Humid Period. Frontiers in Earth Science, 5, doi: 10.3389/feart.2017.00004.

http://www.amazon.com/Climate-Change-Effects-Groundwater-Resources/dp/0415689368/ref=sr_1_3?s=books&ie=UTF8&qid=1309978084&sr=1-3

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"Land clearing, climate variability and water resources increase in semiarid SW Niger: a review” (Favreau et al., [2009]), 18 pp. - cf. § 4.3.1.

Land clearing, climate variability, and water resources

increase in semiarid southwest Niger:

A review

G. Favreau,1 B. Cappelaere,1 S. Massuel,2 M. Leblanc,3 M. Boucher,1 N. Boulain,1

and C. Leduc1

Received 21 December 2007; revised 18 August 2008; accepted 31 October 2008; published 19 March 2009.

[1] The water table in southwestern Niger has been rising continuously for the pastdecades (4 m rise from 1963 to 2007), despite a �23% deficit in monsoonal rainfall from1970 to 1998. This paradoxical phenomenon has been linked with a change in land usefrom natural savannah to millet crops that have expanded in area sixfold since 1950 andhave caused soil crusting on slopes that has, in turn, enhanced Hortonian runoff. Runoffconcentrates in closed ponds and then recharges the aquifer; therefore, higher runoffincreases aquifer recharge. At the local scale (2 km2), a physically based, distributedhydrological model showed that land clearing increased runoff threefold, whereas therainfall deficit decreased runoff by a factor of 2. At a larger scale (500 km2, 1950–1992period), historical aerial photographs showed a 2.5-fold increase in the density of gullies,in response to an 80% decrease in perennial vegetation. At the scale of the entire studyarea (5000 km2), analytical modeling of groundwater radioisotope data (3H and 14C)showed that the recharge rate prior to land clearing (1950s) was about 2 mm a�1;postclearing recharge, estimated from groundwater level fluctuations and constrained bysubsurface geophysical surveys, was estimated to be 25 ± 7 mm a�1. This order ofmagnitude increase in groundwater fluxes has also impacted groundwater quality nearponds, as shown by a rising trend in groundwater nitrate concentrations of natural origin(75% of d15N values in the range +4 to +8%). In this well-documented region of semiaridAfrica, the indirect impacts of land use change on water quantity and quality are muchgreater than the direct influence of climate variability.

Citation: Favreau, G., B. Cappelaere, S. Massuel, M. Leblanc, M. Boucher, N. Boulain, and C. Leduc (2009), Land clearing, climate

variability, and water resources increase in semiarid southwest Niger: A review, Water Resour. Res., 45, W00A16,

doi:10.1029/2007WR006785.

1. Introduction

[2] Hydrological processes and groundwater balance areoften difficult to evaluate in semiarid areas, as a result of acombination of factors specific to these regions. Theseinclude (1) low rainfall, high potential evapotranspiration(PET), and seasonal rainfall events of high intensity butlow frequency [Kalma and Franks, 2003; Warner, 2004];(2) redistribution of surface water that is highly sensitive tosoil surface characteristics, with frequently occurring local-ized infiltration and/or indirect or focused recharge atdifferent scales [e.g., Wood and Sanford, 1995; Heilweil etal., 2007]; (3) a strong influence of vegetation on ground-water recharge and discharge, to depths of up to a few tensof meters within the unsaturated zone [e.g., Canadell etal., 1996; George et al., 1999; Scanlon et al., 2005a]; and

(4) influence of past decadal to millennial recharge eventson groundwater dynamics and quality, implying frequentdisequilibrium with present environmental conditions [e.g.,De Vries et al., 2000; Leblanc et al., 2007].[3] Land use change in semiarid areas has often resulted

in dramatic modifications in the water balance. For instance,increases in recharge and long-term rising water tables werereported in SE Australia [Allison et al., 1990] and in SWUSA [Scanlon et al., 2005b], following replacement ofnatural ecosystems by rain-fed agriculture at the beginningof the 20th century. In both cases, changes in groundwaterfluxes resulted primarily from areally distributed increasesin drainage below the root zone. Conversely, afforestationby deep rooted Eucalyptus sp. trees reduced drainage andlowered the water table in semiarid SWAustralia [Bari andSchofield, 1992], in temperate Argentina [Engel et al.,2005], and resulted in a decrease in groundwater-fed riverflows in South Africa [Le Maitre et al., 1999].[4] The Sahel region south of the Sahara desert combines

semiarid characteristics with one of the world’s highestpopulation growth. The annual population increase,�1.5% (1950s) to �3% (1990s), increased the populationby a factor of 2 to 3 over this time (1950–1990) [Raynaut,

1IRD, University of Montpellier II, Montpellier, France.2CSIRO Land and Water, Floreat, Western Australia, Australia.3Hydrological Sciences Research Unit, School of Earth and Environ-

mental Sciences, James Cook University, Cairns, Queensland, Australia.

Copyright 2009 by the American Geophysical Union.0043-1397/09/2007WR006785$09.00

W00A16

WATER RESOURCES RESEARCH, VOL. 45, W00A16, doi:10.1029/2007WR006785, 2009ClickHere

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2001]. This demographic growth has been mainly supportedby an increase in the surface area of rain-fed cultivated landsat the expense of the natural woody savannah [Reenberg etal., 1998;Mortimore et al., 2005]. In contrast, conversion ofland to irrigation has remained limited to only 1% of thecultivated area [Siebert et al., 2005], mostly located in largeriver plains [Siebert et al., 2005; Vandersypen et al., 2007].At a global scale, land clearing in the Sahel is among themost recent in the semiarid tropics, related to a relativelylate increase in population [Lambin et al., 2003].[5] The monsoon-dominated West African climate has

experienced a lasting drought since the early 1970s, whichculminated in the 1980s with a rainfall deficit of 25–40%compared to the 1930s–1960s [Nicholson et al., 2000;L’Hote et al., 2002]. This rainfall anomaly was consideredthe longest climatic signal at a global scale recorded in the20th century [Eltahir and Gong, 1996; Le Barbe et al.,2002]. Lower rainfall amounts had a marked impact on theregional hydrology, with, for instance, lower discharge tothe Atlantic Ocean [Mahe and Olivry, 1999], lower evapo-transpiration fluxes to the atmosphere [Taylor et al., 2002],and long-term drops in the water table in some regionalaquifers [Biroue and Schneider, 1993]. At a smaller scale,contradictory effects were also described as a result ofenvironmental changes, with increases in river dischargefor catchments of up to 21,000 km2 [Mahe et al., 2005] orrises in the water table for aquifers of up to 8000 km2

[Leduc et al., 2001].[6] The purpose of this review paper is to provide a

synthesis of the various hydrogeological and long-termhydrological surveys performed in SW Niger over the pasttwo decades. The studies show that in this region, landclearing, resulting in soil crusting has increased runoffon sandy slopes, enhancing indirect recharge through pondsand gullies. This recharge pathway differs from those

reported in SE Australia and in SW USA, where increaseddrainage below the root zone is the primary mechanismincreasing recharge after cultivation [Scanlon et al., 2007].This study is also unique because an unusually large set ofindependent approaches (hydrodynamics monitoring, sub-surface geophysics, environmental tracers, remote sensingand hydrological modeling) were combined to decipher theimpacts of climate and land clearing on the terrestrial part ofthe water cycle. Changes in water quantity and water qualityare both estimated at a multidecadal time scale, providingvaluable results that could be used for improving waterresources management at the aquifer scale. This studyrepresents, to the best of our knowledge, one of the mostdetailed examples of the consequences of recent land usechange on water resources in semiarid Africa.

2. Study Area

[7] The main features of SW Niger were described inprevious papers presenting research projects on land surface–atmosphere interactions in this region [e.g., Goutorbe etal., 1997; Redelsperger et al., 2006]. The study area islocated east of Niamey, on the left bank of the Niger River(Figure 1). The predominantly rural population mainly liveson rain-fed crops, and spreads over numerous small villagesof a few hundreds inhabitants; in 2001 (last census), thepopulation density was �30 inhabitants per km2. Thedemographic growth was 1.5% a�1 in the 1950s, increasingto 3% a�1 in the 1980s–1990s; locally, higher rates werereported (e.g., up to 7.5% for the 1977–1988 period;[Loireau, 1998]). Groundwater pumping from the uncon-fined aquifer was estimated from census data and fieldinquiries to have remained <1 mm a�1, and is mostlydedicated to domestic use and to livestock watering [Leducand Loireau, 1997; Favreau, 2000].

Figure 1. The study area in West Africa (black square, small inset) and location of the main study sites.The 500 km2 area surveyed by aerial photographs [cf. Leblanc et al., 2008] is delineated by dotted lines.Initials refer to the sites discussed in the text (e.g., ‘‘WA’’ for ‘‘Wankama’’).

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W00A16 FAVREAU ET AL.: LAND USE, CLIMATE CHANGE, AND WATER RESOURCES W00A16

[8] The climate is typically semiarid, with an averageannual temperature of 29�C, PET�2500 mm a�1 (Penman’sequation) and annual rainfall of 557 mm (1943–2007,Niamey airport data). The monsoonal rainfall deficit com-puted for 1970–1998 was �23% compared to 1950–1969,with strong interannual variability (standard deviation is145 mm, Figure 2). This deficit resulted mainly from adecrease in the mean number of events per year, whereasmean rainfall amount per event and rainfall intensityremained almost unchanged [Balme et al., 2006a]. At theseasonal scale, 90% of annual precipitation falls from Junethrough September, with short but intense rainfall eventsthat are convective in origin and spatially heterogeneous[Lebel et al., 1997].[9] The natural vegetation was a woody savannah

(dominant species: Acacia sp., Combretum sp.) but overthe past decades, nearly 80% of the area has been clearedfor cropping. Most of the landscape now appears as apatchwork of fallow with small shrubs dominated by Guierasenegalensis, and rain-fed millet fields. On the plateaus(27% of the area), �60% of the natural banded vegetationpattern (‘‘tiger bush’’) has also been cleared, mainly forfirewood harvesting [Leblanc et al., 2008]. Downslope, inthe clayey valley bottoms, the original bushy vegetation hasbeen largely replaced by specific water-demanding crops(cassava, groundnut, or sorghum).[10] The geology of the region consists of shallow (<300m)

sedimentary formations that belong to the ContinentalTerminal (CT, Tertiary), made of loosely cemented clays,silts and sands. The CT crops out over a 150,000 km2 areain SW Niger and extends further into West Africa [Lang etal., 1990]. The landscape reflects a succession of formerdrier and wetter periods during the Quaternary, when thelateritic plateau was incised by numerous sandy valleys(Figure 1) [D’Herbes and Valentin, 1997]. Differences in

altitude are <100 m, with ground slopes of �1 to 3%. Thewater table is a continuous, smooth surface, with hydraulicgradients �0.1%, and little seasonal variation, except nearponds (Figure 3) [Leduc et al., 1997]. The water table depthvaries from 75 m below the lateritic plateau to less than 10 mbelow the valley bottoms, with a mean water table depthnear to 50 m [Massuel, 2005]. The aquiclude underlyingthis unconfined aquifer consists of a 15 to 80 m thick,continuous gray clayey layer that prevents any significantleakage with the deeper confined aquifers [Favreau, 2000;Le Gal La Salle et al., 2001]. Westward, the Niger Riverflows directly over Precambrian basement and acts as aregional groundwater discharge area.

3. Data and Methods

[11] The variety of methods used and intensity of data forquantifying long-term changes in water resources in SWNiger is unparalleled in semiarid Africa. A detailed descrip-tion of the data and methods can be found in the citedliterature, and only a brief description is included in thisreview.

3.1. Hydrodynamics Surveys

[12] Groundwater levels were measured manually withdippers at a bimonthly to quarterly frequency in �150 wellsover an 8000 km2 area from 1991 to 2007 (Figure 1) [Leducet al., 1997, 2001]. In addition, groundwater levels in sevenpiezometers were recorded at a 3-hourly interval from 1993through 2007 (e.g., Figure 3). For surface water, fivetemporary ponds were monitored at 3-hourly to twice-dailyintervals, providing estimates of focused recharge throughthe ponds (Figures 1 and 3) [Desconnets et al., 1997;Martin-Rosales and Leduc, 2003]. The database includesabout 50 to 200 measurements for each of the observationwells, and quasi-continuous records for ponds and piezom-

Figure 2. Annual rainfall at Niamey airport (1950–2007) and computed trend in natural vegetationcover for the 1950–1992 period (land cover data from Leblanc et al. [2008]). Horizontal lines refer tomean rainfall values for the 1950–1969 and 1970–1998 periods (�23% decrease in rainfall).

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eters for the 1993–2007 period. A few tens of accurategroundwater level measurements from the 1950s–1960swere available in technical reports [e.g., Boeckh, 1965],and these data were included in the piezometric time series[Favreau and Leduc, 1998; Leduc et al., 2001].

3.2. Environmental Tracers

[13] A broad spectrum of environmental tracers wereanalyzed in rainwater [Taupin et al., 2002], in surface water[Desconnets et al., 1997], in the unsaturated zone water[Massuel et al., 2006], and in groundwater [Elbaz-Poulichetet al., 2002]. Electrical conductivity of water (EC), pH, andtemperature were measured simultaneously with water tabledepth in wells and boreholes; the reliability of thesemeasurements, mostly performed in bores open to theatmosphere, was discussed in Favreau et al. [2000]. Sur-veys of major ion concentration were performed at varioustimes from 1991 through 2001 [Leduc and Taupin, 1997;Elbaz-Poulichet et al., 2002]. This whole data set represents�150 chemical analyses over �80 sampling sites. Environ-mental isotopes of water (18O, 2H) were analyzedto constrain evaporation rates in a few selected ponds[Desconnets et al., 1997] and groundwater rechargeprocesses (18O, 2H and 3H) at the aquifer scale [Favreauet al., 2002a; Favreau et al., 2004a]. In addition, theisotopic signature of the dissolved inorganic carbon (14Cand 13C) was determined in �30 groundwater samples toestimate aquifer recharge rate [Le Gal La Salle et al., 2001;Favreau et al., 2002a]. Analyses of nitrogen and oxygen

isotopes of nitrate (15N-NO3 and/or 18O-NO3) werealso performed in 2001 on �20 groundwater samples and22 soil samples (total nitrogen, 0–20 cm deep) to determinethe source of nitrate in groundwater [Favreau et al., 2003;Favreau et al., 2004b].

3.3. Subsurface Geophysics

[14] Subsurface geophysical methods were used to con-strain groundwater flow paths and aquifer parameters. Atthe watershed scale (0.1 to 2 km2), electromagnetic map-ping (EM-34), 2-D electrical resistivity tomography, andresistivity logging to depths of up to 25 m within theunsaturated zone were conducted in 2002 and 2003 tomap differences in resistivity and drainage [Massuel et al.,2006]. At a larger scale (�3000 km2), time domain elec-tromagnetic soundings (TDEM) and magnetic resonancesoundings (MRS) [Legchenko et al., 2004] were performedat 23 sites in 2005 and 2006 to better estimate the depth tothe conductive clayey aquiclude (using TDEM) [Favreau etal., 2007] and the transmissivity and water content of theaquifer (using MRS) [Vouillamoz et al., 2008; Boucher etal., 2009].

3.4. Remote Sensing and GIS

[15] A time series of aerial photographs was used toquantify land clearing and hydrological changes since1950 [Leblanc et al., 2008]; these data were supplementedwith some ancillary GIS data (digital elevation model,SPOT-derived land cover map) to describe hydrologicalchanges, and by field surveys to better constrain the

Figure 3. Focused recharge through an endorheic pond (Banizoumbou, 1998). Pond water levels showa quasi-immediate response to rainfall events (recorded in the same site). Piezometric fluctuationsconfirm the rapid, indirect recharge process identified by computing the surface water balance of the pond(90% infiltration, 10% evaporation).

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interpretation. Panchromatic aerial photographs (providedby IGN, France and IGNN, Niger) were radiometricallycorrected and georectified, providing a normalized timeseries at different dates (1950, 1960, 1975 and 1992) over500 km2 (Figure 1). The ground resolution of the aerialpanchromatic images varied from 1.05 m to 1.32 m, aresolution sufficient to detect the land cover and hydrolog-ical changes (average width of gullies varies from �1 to 5 m[Massuel, 2005]). Ancillary data included a 1991 digitaltopographic map of the region at a scale of 1:200,000 with avertical resolution of �20 m, a set of topographic maps at ascale of 1:50,000, a land cover map at a scale of 1:50,000derived from an October 1992 SPOT image [D’Herbes andValentin, 1997], and a SPOT image from May 2005, with aground resolution of 2.5 m. A digital elevation model wasspecifically produced for the study area at a 40 m horizontalresolution using the methodology in Elizondo et al. [2002].

3.5. Hydrological Modeling

[16] A physically based, 2-D-distributed hydrologicalmodel was used to simulate the surface runoff response toland use and climate change [Cappelaere et al., 2003]. Inthis model, time and space are discretized consistently andfinely enough to represent the water flow dynamics ofindividual storm events over the entire catchment (2 km2,grid resolution 20 m). Infiltration, runon/runoff production,and routing functions (kinematic wave with Green-Amptand Manning equations) are fully coupled and solvedconcurrently using finite elements in space and finite differ-ences in time. The model was calibrated and validated forthe Wankama catchment on the basis of rainfall events thatoccurred from 1992 to 2000 and reproduced the observedcatchment behavior satisfactorily [Cappelaere et al., 2003].

4. Results

4.1. Hydrological Processes

[17] The indirect or focused recharge process in SWNiger can be viewed as water harvesting at the soil surface,following formation of impervious, clayey surface crusts onsandy soils [Valentin et al., 2004]. During the rainy season,intense rainfall events (half of the annual rain falling at rates>35 mm h�1; [Lebel et al., 1997]) produce Hortonian runoffon slopes that rapidly (within 1–3 h) concentrates in gulliesand temporary ponds, natural outlets of endorheic water-sheds of a few km2, where groundwater recharge wasshown to occur (Figure 3). Elsewhere in the landscape,neutron probe logging and soil moisture surveys showedthat drainage is restricted to the upper 5 m soil zone[Peugeot et al., 1997], with the exception of bandedvegetation on the plateau [Galle et al., 1999] and maingullies in sandy slopes [Esteves and Lapetite, 2003] wheredeeper drainage could occur. As a result, the soil moisture islow in the deeper (5 – 25 m) part of the unsaturated zone,with matric potential ��250 m and gravimetric watercontent as low as 2�3% (Figure S1 in the auxiliarymaterial) [Massuel et al., 2006].1

[18] Deep drainage of surface water to the aquifer wasestimated using several independent methods. Infiltrationand evaporation volumes for ponds and gullies were

computed using recorded water levels or stream discharge.In the upstream part of catchments, flow measurementsshowed a reduction in runoff coefficient by up to 24%between two gauging stations of a 0.2 km2 watershed,attributed to water losses by infiltration through the sandybed of the gullies [Esteves and Lapetite, 2003]. In a largercatchment (2 km2), subsurface electrical surveys, com-bined with unsaturated zone water chemistry, indicated deep(>10 m) drainage below large sandy gullies [Massuel et al.,2006]. In the downstream part of catchments, infiltrationaccounted for 80–95% of the surface water that reached theponds, on the basis of water level, water chemistry, andwater isotope (18O, 2H) surveys [Desconnets et al., 1997]. Amarked increase in infiltration rates was shown at the eventscale for water stages above the clayey bottom of the pond[Desconnets et al., 1997]. A clogging trend was also shown,with lower infiltration rates with time, as a result of clayinput from runoff water feeding the ponds [Martin-Rosalesand Leduc, 2003]. Bulk infiltration below ponds wasusually �10,000 m3 a�1 but could reach 100,000 m3 a�1

in some places or during rainy years. Expressed as afunction of the surface area of the ponds (a few hectares),this represents locally up to 2600 mm a�1 of infiltration.Most of this infiltration occurs during a few days, after rapidinputs of surface water to the ponds (Figure 3). High drainagerates below the ponds result in low ionic concentrations ingroundwater (median value of 100 mS cm�1), and little or nofractionation of water isotopes in pond water [Desconnets etal., 1997] and within the aquifer [Favreau et al., 2002a].[19] Piezometric fluctuations recorded in wells with water

table depths of up to 50 m, and located at distances <500 mfrom the ponds showed seasonal mounds of up to a fewmeters in amplitude following flood events (Figure 3)[Leduc et al., 1997; Favreau, 2000]. Transient groundwatermodeling confirmed that the measured piezometric fluctua-tions were in accordance with the computed infiltration ofsurface water from the pond to the aquifer [Favreau, 1996;Massuel, 2005]. Elsewhere in the landscape, there was noseasonal piezometric fluctuation at distances >500 m frominfiltrating ponds or gullies and only long-term rises in thewater table were monitored (Figure 4).

4.2. Impact of Land Use Change and Climate onRunoff

4.2.1. Hydrological Modeling[20] In SW Niger, there are no data on long time series of

surface runoff. To overcome this lack of field data, a firstestimate of the impact of land clearing on runoff wasobtained by hydrological modeling at the scale of a smallexperimental watershed [Seguis et al., 2004]. Rainfallevents and the water level of the pond in the Wankamacatchment (2 km2) were intensively monitored from 1992through 2007. The catchment has a mean slope of 1.5%from west to east. At the downstream end, the closed,temporary pond acts as the natural outlet of water runofffrom the basin. Hillslope soils are mainly sandy, weaklystructured, and can be classified as Cambic Arenosols orPsammentic Haplustalfs [D’Herbes and Valentin, 1997].Further details about the hydrological survey and dataanalysis are available in work by Peugeot et al. [2003].[21] The physically based, distributed hydrological model

[Cappelaere et al., 2003] was used to simulate runoff, usinga long-term rainfall series at a daily resolution (1950–1998)

1Auxiliary materials are available in the HTML. doi:10.1029/2007WR006785.


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and three land surface states (1950, 1975 and 1992) [Seguiset al., 2004]. This model allowed the effects of land usechange and climate variability to be separated. The catch-ment evolution through time was shown to be representativeof the regional change in land use, with a marked increase inthe cultivated land (from 6% in 1950 to 56% in 1992) andan increase in the extent of eroded lands (from 7 to 16%).Simulated runoff volumes showed that, irrespective of theland cover, mean annual runoff decreased by about 40%when climate changed from the wet period (1950–1969) tothe dry period (1970–1998). Within wet and dry period,land use change increased the mean annual runoff by afactor of 2.8 (Figure 5) [Seguis et al., 2004]. Additionalanalysis of the model outputs of the internal catchmentbehavior (N. Boulain et al., Water balance and vegetationchange in the Sahel: A case study at the watershed scalewith an ecohydrological model, submitted to Journal ofArid Environments, 2008) showed that in sandy gullies (3 to4% of the surface area), the volume of water that infiltratedwith depths >2 m a�1 increased by a factor of 3 for the

1950–1992 period (Figure S2). In this respect, a typical dryyear was shown to produce more concentrated infiltrationwith the current land use (mostly millet crop) than a wetyear under previous land use (natural savannah).4.2.2. Changes in Drainage Network[22] Analysis of a time series of aerial photographs,

validated by field inquiries, showed that the drainagenetwork and pond systems changed dramatically over thepast decades. The first major change was the spectaculardevelopment of the gully network; gullies continuouslyincreased in number and length from 1950 to 1992, result-ing in a 2.5-fold increase in drainage density [Leblanc et al.,2008]. A detailed example of the increase in connectivity ofthe gullies and development of the drainage system over the1950–1992 period is shown in Figure 6. Visually, anincrease in the surface area of millet fields is obviousbetween 1950 and 1975; however, changes in drainagenetwork are more significant between 1975 and 1992, withdevelopment of large, connected drainage systems. Com-parison of the 1992 aerial photograph with a high-resolution

Figure 4. Monitoring of the long-term rise in the water table (a) for the 1991–2007 period and (b) forthe 1956–1957 to 2007 period. Measured differences in the rise intensities are due to changing aquiferproperties (Figure 4a) and/or differences in the onset of increased land clearing (Figure 4b).

Figure 5. Simulated variations of runoff with land use and rainfall (Wankama catchment). The blackdashed curve shows the historical evolution, combining land use and rainfall fluctuations (computed datafrom Seguis et al. [2004]).

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2005 SPOT image showed that little change occurred inland cover between the two dates, whereas the pondexpanded in surface area (Figure 6). Larger gullies andupslope shifts in sandy midslope alluvial fans were alsonoted elsewhere, as well as larger ponds and/or appearanceof new ponds [Leblanc et al., 2008]. Because there isevidence that in alluvial fans and temporary ponds mostof the run-on water recharges the aquifer [Massuel et al.,2006], the long-term changes in the drainage network resultin higher groundwater recharge rates.

4.3. Long-Term Groundwater Dynamics

4.3.1. Piezometric Surveys[23] Groundwater records obtained from �150 sites in

SW Niger (Figure 1) showed a continuous rise in the watertable for the entire 1990s [Leduc et al., 1997, 2001]. Morerecent data (2000–2007, surveys performed by the Ministryof Hydraulics, Niger Republic, and IRD) confirmed the rise,with current groundwater levels being the highest everrecorded (Figure 4). Local rise intensities vary from <0.1 m a�1

to 0.4 m a�1, with an average rise of �0.18 m a�1 for the1991–2007 period (Figure 7). Local differences in intensity

of the water table rise were shown to depend more on localaquifer characteristics, rather than distance from ponds orwater table depth [Leduc et al., 2001; Vouillamoz etal., 2008]. For each considered chronicle, the seasonalfluctuation in the water table can vary interannually from0 to 6.2 m depending on the local rainy season characteristics(Figures 4a and 8).[24] Older measurements, dating back to the late 1950s

(1956–1957) and/or to the early 1960s (1961–1964) pro-vided a less continuous but long-term view of changes inaquifer reserves. The estimated average increase in thewater table from 1963 to 1999 was 3.2 m [Leduc et al.,2001] and was 4.1 m from 1963 to 2007, because of theongoing rise in the water table (Figure 7). A markedacceleration in the water table rise in the early 1980s relativeto the 1960s to the 1970s was obvious at the scale of theentire 5000 km2 study area (Figure 4b, Figure 7) [Leduc etal., 2001]. At smaller scales (500 km2), the increase in thewater table was more abrupt, in close relationship withincreased connectivity of the drainage network (Figure 7). Theobserved discrepancy between the long-term dynamics atdifferent spatial scales can be explained by a more consistent

Figure 6. Changes in land cover (plateaus), land use (millet fields), and drainage network (gullies andponds) for the 1950–2005 period. Aerial photographs from IGNN, Niger, for the 1950–1992 period andhigh-resolution SPOT image from 20 May 2005. (Copyright 2008 CNES. Distribution Spot Image Corp.,USA. All rights reserved.)


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timing of land clearing for smaller areas (Figure 4b) [Leblancet al., 2008].4.3.2. Changes in Groundwater Discharge[25] The measured long-term change in groundwater

reserves implies a persistent disequilibrium in the re-charge-discharge aquifer balance. The main cause for thedisequilibrium is, following land clearing higher runoffincreased groundwater recharge through ponds, whereasgroundwater discharge remained comparatively low. Theincrease in runoff and focused recharge was shown by theincrease in gully density (km km�2) and by the appearanceof new ponds in the landscape (Figure 6). Natural springdischarge along the Niger River showed little evidence ofchange since the 1960s (B. Hassane, Niamey University,personal communication, 2008); low potentiometric gra-

dients (<0.1%) combined with low aquifer permeability(�10�3 m s�1) [Boucher et al., 2009] have resulted in aminimal impact of the water table rise on aquifer dischargefluxes.[26] The amount of groundwater pumping for domestic

water use, small-scale irrigation, and/or livestock wateringwas estimated by repeated field surveys over 12 villages forone year (G. Favreau, unpublished data, July 2002 toAugust 2003). Results showed that most (75%) of thegroundwater is used for domestic purposes (whole year),and second for cattle watering (dry season), with only 5% ofgroundwater used for irrigation (dry season, small gardens).The groundwater domestic use was estimated to be of�20 Lper inhabitant per day, in accordance with other estimatesobtained in rural West Africa [Hadjer et al., 2005]. In terms

Figure 7. Computed changes in groundwater levels for the 1963–2007 period [after Favreau, 2000;Massuel, 2005] (reprinted with permission from Elsevier) and comparison with change in the drainagedensity (km km�2, data from Leblanc et al. [2008]). Dynamics of the changes show similar trends,indicating a rapid response of groundwater levels to gully connectivity and increased focused recharge.

Figure 8. Fluctuations of the nitrate content (NO3-N) and groundwater level recorded during the 1997–2001 period (Maourey Kouara Zeno) [after Favreau et al., 2004b]. Screen depth is 21 to 24 m.

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of water extracted from the aquifer, this represents about0.3 mm a�1 of pumping from the unconfined aquifer. On along-term perspective, considering the threefold increase inpopulation density and the unchanged water use, ground-water pumping could be inferred to be �0.1 mm a�1 duringthe 1950s.[27] A complementary explanation for the increase in

groundwater reserves could lie in reduced transpiration,following large-scale clearing. Several local savannah trees,such as Faidherbia albida or Acacia sp., are known to haveroots to a few tens of meters depth [Canadell et al., 1996].Field surveys revealed, however, that land clearing hasaffected some large trees much less than small shrubs,because of their positive impact (Faidherbia albida) on thenutrient input to millet fields [Buerkert and Hiernaux, 1998;Kho et al., 2001]. Local shrubs (e.g., Guiera senegalensis)were shown in the study area to have a much shallower rootsystem, extracting water from the first 4 m of the soil [Brunelet al., 1997; Gaze et al., 1998]. Because the average depth tothe water table is 1 order of magnitude greater than the rootsystem of these shrub species (average water table depth of50 m, 94% of the surface area with depths >10 m) theinfluence of a decreasing woody cover on groundwaterdischarge by transpiration was considered negligible, com-pared to the observed increase in recharge.4.3.3. Increase in Recharge[28] The long-term rise in groundwater reserves during

the piezometric survey period (1992–2007) represents anexcess of recharge over discharge that can be quantifiedusing the water table fluctuation method (WTF) [Healy andCook, 2002; Crosbie et al., 2005]:

R ¼ Sy�Dh ð1Þ

where R is recharge rate (L T�1), Sy is specific yield(%, porosity parameter), and Dh is measured water tablefluctuation for a given time unit (L T�1). The specific yieldis the volume of water that can be released by gravity or thatis stored in the aquifer when the water table rises [Healy andCook, 2002]. For this aquifer, only �5% of the land surfacearea is seasonally flushed by recharge, below ponds andgullies [Massuel, 2005]. As a result, most (�95%) of theunsaturated zone displays very low residual water content atdepth (Figure S1). The average specific yield for theContinental Terminal aquifer (1–2% in work by Leduc et al.[1997] and <10% work by Boucher et al. [2009]) maytherefore represent a lower estimate of the porosityparameter to be used in equation (1). For the �95% ofthe aquifer where only bound water remains at depth, amodified equation of the WTF method is given by [afterVouillamoz et al., 2008]:

Rn ¼ qa � q0ð Þ �WTR ð2Þ

where Rn is net recharge rate (L T�1), qa is total porosity(%), q0 is mean residual volumetric water content above thesaturated zone, or bound water (%), and WTR is meaninterannual water table rise, or net groundwater storage(L T�1). Net recharge rate (Rn) is lower than the rechargerate (R) because Rn is computed at the annual time scale,and takes into account the aquifer discharge [Healy andCook, 2002]. Estimates of total porosity (qa) of the aquifer

from mercury porosimetry ranged from 25 to 36% (six datain work by Favreau [2000]); the residual volumetricwater content of the unsaturated zone (q0; matric potential =�250 m) was estimated to range from 3.6 to 23.7%(gravimetric water content from 1.8 to 11.3% [Massuel etal., 2006]; apparent density of �2.0 in the work by Favreau[2000]). Assuming full connectivity of the pores, the volumethatwould be refilled by thewater table rise can be estimated tobe equal, to the total porosity minus bound water (�effectiveporosity), i.e., 1 to 32%.[29] Estimates of aquifer water content obtained by mag-

netic resonance soundings (MRS) were considered as proxyvalues for determining effective porosity [Lubczynski andRoy, 2005]. The MRS-determined mean water content overthe entire saturated aquifer thickness was 13% (range: 5.4 to22.6%) (e.g., Figure 9 and Boucher et al. [2009]). In termsof net aquifer recharge, this implies, considering an effec-tive porosity of 13% for the dry unsaturated zone (�95% ofthe area), an estimated specific yield of 3% (�5% of thearea), and an interannual rise in the water table of 0.18 ma�1 (WTR), a mean value of 23 mm a�1 (Rn). This MRS-based estimate of net recharge rate is more accurate thanprevious computations based on literature values of effec-tive porosity (10–25%), with estimated recharge rates from20 to 50 mm a�1 [Leduc et al., 2001; Favreau et al., 2002a].Considering the mean relative uncertainty in water content(20%) and estimated uncertainty in the mean water table rise(10%), the total uncertainty in recharge is estimated to beabout ±7 mm a�1.[30] Environmental radioisotopes (14C and 3H) measured

in �30 groundwater samples from various depths within thesaturated zone, were used to estimate preclearing rechargerates [Favreau et al., 2002a]. Use of 14C of the dissolvedinorganic carbon as an atmospherically derived tracer wasshown to be feasible for this sandstone aquifer [Le Gal LaSalle et al., 2001; Favreau et al., 2002a] because of theabsence of carbonates along the flow path of rechargingwaters, as shown by low ionic contents (median value of45 mg L�1), and low-saturation indices with respect tocarbonate minerals (�3 to �5). An analytical model forcorrecting (1) for changes in the atmospheric radioisotopecontent through time and (2) for the increase in groundwaterreserves was considered to determine the natural renewalrate of the aquifer in 1950:

d=dt CVð Þ ¼ RCr � QC� lCV ð3Þ

where C is radioisotope aquifer content, V is saturatedaquifer volume (L3), R is aquifer recharge (L3 T�1), Cr isatmospheric radioisotope content input, Q is outflow fromthe aquifer (L3 T�1), l is radioisotope decay constant (T�1),and R > Q [Favreau et al., 2002a]. The average long-term(preclearing) renewal rate (R0/V0) was estimated to be0.05% a�1; this implies, considering representative char-acteristics of the aquifer (mean saturated thickness of about30 m, mean effective porosity of �13%), a mean rechargerate of �2 mm a�1 for preclearing conditions. Sensitivityanalyses were performed to determine the reliability of thisestimate. Uncertainty related to the reconstructed atmo-spheric radioisotope chronicles, the computed increase ingroundwater reserves and possible time lags to the aquifershowed that the renewal rate should lie between 0.03 and


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0.08% a�1 [Favreau et al., 2002a]. When taking intoaccount the estimated uncertainty in the mean saturatedaquifer thickness (10%) and in the effective porosity (20%),the preclearing recharge rate should lie between 1 and4 mm a�1. Using this estimate of recharge �2 mm a�1 atsteady state (R0, with R0 = Q) and considering (1) theestimated net recharge rate of 23 mm a�1 (Rn) and (2) littlechange in groundwater discharge rates, postclearing recharge(R) should be �25 mm a�1 (R = Rn + R0).[31] Groundwater modeling of the aquifer was conducted

to assess the sensitivity of groundwater levels to aquiferrecharge characteristics. Steady state (1960s) and transient(1992–2003) inverse modeling of the potentiometric levels(MODFLOW code) were conducted, using natural flowboundaries and aquifer properties estimated from pumpingtests as input parameters [Favreau, 2000; Massuel, 2005].Groundwater recharge was spatially distributed as a func-tion of the survey of the endorheic catchments and pondsover the study area [Massuel, 2005]. At steady state,simulations showed that recharge rates of 0.5 to 1.0 mm a�1

were sufficient to reproduce the potentiometric levels towithin ±2 m. Transient modeling (1992–2003) was per-formed using the intensity in the water table rise as acalibration data set. A lumped conceptual runoff model,applicable to the large number of ungauged endorheiccatchments, was derived from the existing fine-scale model[Cappelaere et al., 2003] to simulate runon to the ponds[Massuel, 2005]. Groundwater recharge rates =5.0 mm a�1

(areally averaged) were able to reproduce the measured riseintensities in the water table [Massuel, 2005]. This con-firmed that the process of localized recharge was able toreproduce the overall measured dynamics of water tablerise, for the estimated range in aquifer properties (perme-ability from 10�3 to 10�6 m s�1, storativity from 1 to 35%).

However, because the calibration procedure is a spatiallydistributed trade-off between transmissivity, storativity, andrecharge, large uncertainties in the distribution of the aquiferparameters result in large uncertainties in the simulatedrecharge rates.

4.4. Impact of Land Clearing on Groundwater Quality

4.4.1. Increase in Groundwater Nitrate[32] Major ion analyses of groundwater from wells with

screen depths up to 40 m below the water table consistentlyshowed low ionic concentrations (EC median value is100 mS cm�1), slightly acidic waters (pH: 5 to 6), dominatedby Na or Ca cations and NO3 or HCO3 anions [Leduc andTaupin, 1997; Favreau, 2000; Le Gal La Salle et al., 2001].Increases in EC were most often linked with an increase innitrate, with nitrate concentrations exceeding the recom-mended World Health Organization (WHO) limit of 10 mgL�1 NO3-N in water from�25% of the wells. Median nitrate-nitrogen concentration in wells <500 m from ponds (tritiumcontent above the detection limit or seasonal piezometricfluctuation observed) was 10 mg L�1 (28 sites), 1 order ofmagnitude higher that median nitrate-nitrogen concentration(1 mg L�1, 50 sites) in water from wells at greater distancefrom ponds. As denitrification processes can be excluded inthis unconfined aquifer (Eh values from +300 to +500 mV,dissolved oxygen from 4.6 to 7.3 mg L�1), this suggested arecent increase in the nitrogen flux to the aquifer beneath theponds [Favreau et al., 2003].[33] Geochemical surveys were conducted on selected

wells to estimate changes in ionic fluxes through time.Comparison of groundwater chemical analyses from wellssampled prior to clearing (1963–1964) and more recently(1990s) showed either similar low ionic concentrations(three wells) or increased nitrate values (four wells). Chem-ical surveys performed for the 1996–2001 period also

Figure 9. Magnetic resonance sounding (MRS) in the unconfined aquifer (Kolo Bossey; seeM. Boucher, unpublished data, November 2006). (right) The MRS volumetric water content (22.6%) isused to estimate (left) the increase in groundwater reserves through time (1963–2006).

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showed large seasonal changes in nitrate concentrations,correlated with plurimetric piezometric fluctuations(Figure 8). Seasonal changes in nitrate concentrations upto 2 orders of magnitude, and up to 45 mg L�1 (NO3-N),indicate a current nitrogen flux to the aquifer [Elbaz-Poulichet et al., 2002]. In SW Niger, there is a lack ofnitrogen pollution sources (no fertilizer used, few or nolatrines in villages) and the primary source of nitrogen isatmospheric deposition, as shown by relatively high nitro-gen contents in precipitation (e.g., 172 mg m�2 in 1996)[Galy Lacaux and Modi, 1998]. Another source of nitrate inthe Sahel is from N fixation by native trees (Faidherbiaalbida) [cf. Deans et al., 2005] and/or cyanobacteria at thesoil surface [Malam Issa et al., 2001]. Because groundwaternear ponds had NO3-N/Cl molar ratios (median: 4.9)exceeding NO3-N/Cl molar ratios in rainfall (�3 to �4)[Freydier et al., 1998; Galy Lacaux and Modi, 1998],biological fixation of nitrogen in soils represents a likelysecondary source for nitrate in groundwater.4.4.2. Nitrogen and Oxygen Isotopes of Nitrate[34] Nitrate-rich groundwaters are frequently found in

semiarid regions [Kendall and Aravena, 2000]. In thisenvironment, groundwater nitrate is often shown to bederived from a natural soil source, using 15N as a tracerfor constraining the nitrogen cycle [e.g., Kreitler and Jones,1975; Heaton, 1984; Gates et al., 2008]. In the studiedaquifer, �20 groundwater samples, with NO3–N concen-trations between 0.05 and 40 mg L�1, were analyzed ford15N to determine the origin of dissolved nitrate. High

levels of dissolved O2 (>60% saturation) confirmed theabsence of any significant denitrification process within theunconfined aquifer. The d15N data ranged from +2.1 up to+11.7%, with 75% of the values between +4.0 and +8.3%(Figure 10). This range is typical of that in nitrate derivedfrom mineralization of soil organic nitrogen (SON) [Kendalland Aravena, 2000], higher than for industrial fertilizer (�0to +2%), and lower than that reported for groundwaterpolluted by manure or septic tanks effluent (>+12% nearNiamey) [Girard and Hillaire-Marcel, 1997]. The analysisof a fewnitrogen-richvalleybottomsoils showedsimilar d 15Nvalues between +6.6 to +8.8% (total nitrogen), a rangeconsistent with d15N values of nitrate in groundwater(Figure 10). These values are also consistent with the rangeof +4.9 to +8.0% found by Heaton [1984] for mineraliza-tion of SON in Namibia. For higher (>+9%) and lower(<+3%) d15N values, manure or naturally high atmosphericinputs [Galy Lacaux and Modi, 1998] may locally representa significant nitrogen source to the system. However, thenarrow range of d15N values, for a 2-order range in thenitrate content, strongly suggests that natural soil nitrogen isthe main source for dissolved nitrate in the aquifer.[35] In addition to 15N isotope, 18O of dissolved nitrate

represents a complementary tracer to elucidate mineraliza-tion processes of nitrogen in the subsurface. Analyses ofd18O of nitrate were performed in 12 wells, where d15Nanalyses were also performed [Favreau et al., 2004b].Results showed d18O values within the range of +7 to+14%, a range consistent with mineralization of SON, with

Figure 10. Isotopic values of nitrate in groundwater for a wide range of contents (0.05–40 mg L�1,NO3-N). The local range in the mean d15N values of five sampled soils (0–20 cm, 22 samples, totalnitrogen) is also reported.


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little fractionation of water molecules contributing to nitri-fication in the soil system [Kendall and Aravena, 2000;McMahon and Bohlke, 2006].

5. Discussion

5.1. Impact of Rainfall Changes Versus Land Clearing

[36] Reduction in surface water runoff from rainfalldecrease was quantified by hydrological modeling to beabout twice (�40%) the measured long-term decrease inannual rainfall (�23%, 1970–1998 versus 1950–1969,Table 1). At the scale of the modeled 2 km2 watershed,this decrease in runoff was mainly due to a cumulativeeffect during the rainy season, and a lower number ofrainfall events implying a longer dry period between suc-cessive rainfall events [Seguis et al., 2004]. The impact ofrainfall variability on groundwater recharge was shown tobe a complex process, with strong influence of the seasonaldistribution of intense rainfall events on the pond dynamicsand water table fluctuations (Figure 3). At the site scale,large interannual changes in groundwater dynamics werefound, with high-magnitude recharge events following someyears with no recorded recharge (e.g., Figure 8). At the scaleof the entire study area, water table rises show lowerinterannual variability than at the site scale, with rises from0.05 to 0.41 m a�1 during the 1992–2005 period (Figure 11).During this 14 year time period, �50% of the groundwaterreserve increase (2.3 m) occurred during only 3 years(Figures 7 and 11). Using the annual rainfall-rechargerelationship built for the 1992–2005 period (R2 of 0.76,Figure 11), the measured decrease in rainfall since 1970(23%) could be translated to a 50% decrease in groundwaterrecharge, considering no change over this time period in therelationship between precipitation and groundwater recharge(Table 1).[37] Land clearing was shown to significantly increase

surface runoff. At the watershed scale, simulations showed athreefold increase in runoff, irrespective of the consideredclimate [Seguis et al., 2004]. At larger scales, an increase indrainage density (�2.5) was shown to have occurred inresponse to land clearing of�80% of the landscape [Leblancet al., 2008]. A time lag of �30 years was determinedbetween the onset of the increase in land clearing and thebeginning of the water table rise. The explanation for this

time lag, as shown by aerial photographic surveys, is thatrecharge has become more efficient with increasing connec-tivity of the drainage network, and hence, with increasingrunon to the ponds (Figures 3 and 6). The discrepancybetween the simulated increase in runoff (��3) and theestimated increase in recharge (��10, from �2 mm a�1 upto 25 ± 7 mm a�1 for recharge) can be partly related to thedevelopment of new ponds (Figure 6), although this increaseremains difficult to estimate by remote sensing because mostponds disappear during the dry season [Massuel, 2005;Leblanc et al., 2008]. A second possible explanation maylie in increasing infiltration through alluvial fans and sandygullies, as suggested by subsurface geophysics [Massuel etal., 2006] and hydrological modeling (Figure S2).[38] Climate has remained mostly similar to modern

semiarid conditions during the past �3 to 2.5 ka in theSahel with little change in pollen records during this period[Lezine, 2007]. The aquifer renewal rate (recharge/volume)prior to land clearing was estimated at about 0.05% a�1 andgroundwater distant from the ponds dates back to thisperiod of the late Holocene [Favreau et al., 2002a]. Lowgroundwater nitrate concentrations distant from the ponds(median: 1 mg L�1, NO3-N) imply that natural rainfallvariability has resulted in low nitrogen flux to the aquifer.By contrast, land clearing for the second half of the 20thcentury has resulted in a break in the nitrogen cycle andrapid nitrate flux to the aquifer (Figure 8). Land clearing inSW Niger obviously has a much greater impact on ground-water resource quality than natural rainfall variability(Table 1).

5.2. Representativity

5.2.1. Increased Runoff From Land Clearing[39] Land clearing represents the main factor driving long-

term changes in surface water resources in semiarid Niger.Land use is also recognized as a key parameter in explainingdecadal changes in river flow in West Africa [Li et al., 2007;D’Orgeval and Polcher, 2008]. Higher runoff as a long-termconsequence of land clearing and soil crusting was describedat various scales in the Sahel, from small watersheds of a fewtens of square kilometers [Albergel, 1987] to larger catch-ments of up to 21,000 km2 [Mahe et al., 2005]. Importantfactors for determining soil crusting in West Africa includerainfall intensity [Hoogmoed and Stroosnijder, 1984], soil

Table 1. Synopsis of the Respective Impacts of Rainfall, Land Clearing, and Population Changes on Water Resources in SW Niger

Changes1950–1990s Runoff

DrainageDensity

GroundwaterRecharge

GroundwaterDischarge

GroundwaterQuality, NO3

Rainfall �23%a �40%a - �50%b - -Land clearing �80% in natural

vegetation covera,c�2.8a �2.5c �10d,e,f,g negligiblee nitrogen input to

the aquiferh,i

Population �3j - - no irrigation �3d no fertilizer used

aSeguis et al. [2004].bMassuel [2005].cLeblanc et al. [2008].dFavreau [2000].eLeduc et al. [2001].fFavreau et al. [2002a].gVouillamoz et al. [2008].hElbaz-Poulichet et al. [2002].iFavreau et al. [2003].jLoireau [1998].

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texture [Casenave and Valentin, 1992], microbial develop-ment at the surface [Valentin et al., 2004], chemical proper-ties of the soil [Barbiero and Van Vliet-Lanoe, 1998; Igwe,2005], and land use practices [Peugeot et al., 1997; Hier-naux et al., 1999]. In the Sahel, these factors may be variablein time and space; land degradation may also have resulted inadditional processes, such as revitalization of small sanddunes [e.g., Nickling and Wolfe, 1994; Tengberg, 1995]where preferential infiltration of rainwater was shown tooccur [Ribolzi et al., 2006]. Elsewhere in semiarid Africa,rural development did not systematically entail increasedsurface runoff, when land use changes consisted of cropsubstitution [Lørup et al., 1998]. At a global scale, contrast-ing hydrological responses to land clearance were described,with, for instance, weak increases in runoff but decreasingtime lag in the hydrological response to rainfall events insemiarid Mexico from 1970 to 1998 [Viramontes andDescroix, 2003] or strong increases in runoff on easilyeroded soils in China over a 14 year period [Wei et al.,2007]. For semiarid areas, a given change in land use maylead to different hydrological responses, depending on theinitial land cover characteristics; conversely, for a givenlandscape, different types of land cover ‘‘degradation’’may lead to different responses in streamflow [Wilcox,2007].5.2.2. Increasing Recharge Following Land Clearing[40] Long-term rises in groundwater levels following

changes in land use have not been frequently reported insemiarid areas (see review by Scanlon et al. [2006]).

Possible explanations lie in frequent overexploitation ofaquifer reserves, and/or land use change having occurredmuch earlier than the onset of piezometric surveys. As aconsequence, a rising water table can be considered as directevidence of increased recharge; however, a drop in thewater table can conceal an increase in recharge, if ground-water pumping offsets increased recharge rates. To the bestof our knowledge, the few existing examples of rising watertables inWest Africa are for older periods of the 20th century.In northern Nigeria, water table rises of up to 20 m from1932 to 1964 were reported as a result of land clearing andwere attributed to reduced transpiration and increasedsurface runoff that, in turn, increased groundwater recharge[Carter and Barber, 1958; Barber and Dousse, 1965]. Insouthern Senegal, Charreau and Fauck [1970] reported awater table rise of a few meters over 20 years following landclearance for cultivation. Elsewhere at a global scale,increases in direct recharge of up to 2 orders in magnitudewere reported in the Murray Basin in SE Australia, follow-ing clearing of native woody vegetation for pasture [Allisonet al., 1990; Leaney et al., 2003; Cartwright et al., 2007]. InSW USA, long-term rises in the deep water table were alsoreported, as a consequence of a change from dischargethrough evapotranspiration in natural ecosystems to recharge(median: 24 mm a�1) following conversion to cropland[Scanlon et al., 2005b]. Whereas land clearing appears toconsistently increase groundwater recharge by at least 1order in magnitude, different recharge processes (direct orindirect) lead to various time lags in the water table response

Figure 11. Computed annual water table rise (WTR, net recharge) as a function of mean annual rainfallover the study area (5000 km2) for the 1992–2005 period. Years are reported as labels for each year (e.g.,92 for 1992). Uncertainty in the computed WTR is 10%. Annual rainfall averaged by kriging over15 rainfall stations [after Massuel, 2005] with areal rainfall estimation error of 4% [Balme et al., 2006b].


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to land cover changes. These case studies, although welldocumented, are few when compared to those reportingchanges in surface water fluxes as a consequence of landuse change; more groundwater-oriented research is neededfor a better assessment of the variety of water table responsesto land clearing in semiarid regions.5.2.3. Land Clearing and Nitrate-Rich Groundwater[41] Nitrate is a major component of biogeochemical

cycles in semiarid regions, with frequently high values bothin the unsaturated and saturated zones. In SW USA, highnitrate values were interpreted to result from atmosphericdeposition and accumulation during the late Pleistoceneand early Holocene periods (�10 to �18 ka BP) [e.g.,Stonestrom et al., 2004;McMahon et al., 2006]. In Africa,various studies reported high nitrate values within the deepunsaturated zone [e.g., Edmunds et al., 1992] and werelocally reported to be linked with in situ production bynatural N fixation [Deans et al., 2005]. High nitrate levelsin aquifers were reported for regions where human pollutionwas unlikely andwere interpreted as a consequence of naturalprocesses in Texas [Kreitler and Jones, 1975], in Namibia[Heaton, 1984], in Mali [Fontes et al., 1991], in centralAustralia [Barnes et al., 1992], and in northern China[Gates et al., 2008]. Although recognized as a widespreadphenomenon [Scanlon et al., 2007], natural nitrogen fluxfrom the subsurface to groundwater was rarely monitoredsimultaneously with land clearing. For instance, in SWUSA,McMahon et al. [2006, paragraph 36] concluded that‘‘establishing links between land use and groundwaterquality in areas with thick unsaturated zones is complicatedby the presence of large subsoil chemical reservoirs andlong transit times to the water table.’’ However, in areaswhere focused (indirect) recharge processes dominate, thislink may be more likely to be recorded, as shown by therapid response of groundwater quality to land use change insemiarid Niger (Figure 8).

5.3. Lessons Learned From a Long-Term Survey

[42] Combining various approaches and long-term recordsare basic prerequisites for fully understanding the impact ofland use change on the terrestrial water balance. In Africa,most studies described changes in land use, in water chem-istry, in surface runoff or in groundwater dynamics sepa-rately, for different places and different periods; this hasresulted in a complex picture of time frames and changes inwater resources. However, a comprehensive understandingof changes in water resources requires integration of thevarious components of the water cycle. In SW Niger, usingthe chloride mass balance method, Bromley et al. [1997]estimated the long-term recharge to be of about 13 mm a�1

below the plateaus. More recently, using noble gas tracers,Peeters et al. [2003] obtained short residence times, of a fewtens of years, for the same aquifer. Although these estimatesmay relate to different time scales or different places, bothapproaches considered the single assumption of direct (slowmotion) recharge through the deep unsaturated zone, aprocess that was shown not to be dominant in the area[Favreau et al., 2002b, 2004a]. Another complexity lies inthe steady rise in the water table over the past decades; forradioisotope interpretation, considering a priori stablegroundwater reserves would have led to a discrepancybetween isotopic long-term estimates of groundwaterrecharge (1–4 mm a�1) and recharge estimates obtained

using hydrodynamic methods and data from recent surveys(25 ± 7 mm a�1). The long-term record of groundwaterlevels allows this discrepancy to be interpreted as a resultof the recent increase in groundwater recharge. As pointedout by Simmers [1997], preliminary knowledge on thehydrodynamic processes can greatly help in estimating therelevance of the computed groundwater balances. Thisimplies, for semiarid areas, long-term monitoring of waterfluxes.

5.4. Implications for Groundwater Management

[43] This study encompasses several key issues for ruraldevelopment in the Sahel. Our results show that the netrecharge available for agriculture and domestic use is�23 mm a�1. Increasing crop yield, by using renewablegroundwater resources for irrigation (‘‘blue water’’) wouldbe feasible in the study area and could greatly help reducethe impact of rainfall variability on crop production, whichis the primary concern of farmers in the Sahel [Rockstromand Barron, 2007]. Because the impact of global warmingon rainfall in the Sahel is much debated, with modelspredicting contradictory trends for the 21st century[Haarsma et al., 2005; Held et al., 2005], relying moreon groundwater for crop production could represent areliable answer to mitigate the expected increase in temper-ature and potential evapotranspiration [Hulme et al., 2001].[44] Land clearing of valley bottoms has resulted in

nitrogen leaching from the soil into the aquifer. Becausemost of the wells with nitrate concentration exceeding theWHO recommended limit of 10 mg L�1 (NO3-N) werefound near ponds and/or in the downstream part of catch-ments, groundwater pumping for consumption by humansand cattle should be located upgradient of ponds. Conversely,groundwater near ponds should be considered as a target forwells dedicated to irrigation, being significantly enriched innitrate, one of the limiting nutrients for millet production inthe Sahel [Buerkert and Hiernaux, 1998]. Most fieldslocated on the downslope part of catchments were alsoreported as more productive [Rockstrom et al., 1999];increasing crop yield in these more favorable parts of thelandscape by conjunctive use of irrigation and fertilizersmay help to reduce the need to cultivate crops in theupstream part of catchments, where most of the gullydevelopment occurred as a result of more recent landclearing [Loireau, 1998; Leblanc et al., 2008].[45] In the lower part of the landscape, in a few valley

bottoms, the water table was shown to have risen above thesoil surface, creating permanent ‘‘blue’’ ponds [Favreau,2000]. Although these ponds were shown to be of recentorigin (<20 years in 2007) and of very limited areal extent(less than �20 in 2007, each of a few ha, over the entire5000 km2 CT aquifer study area), the steady rise in thewater table implies that they will grow in number and insurface area as the groundwater level continues to rise.Because of high evaporation rates, these groundwater dis-charge areas may eventually result in increased salinity ofgroundwater and soils, making them less suitable forsustainable irrigation [e.g., Valenza et al., 2000]. Permanent,instead of seasonal, ponding may also create a morefavorable environment for malaria vectors, as shown forAnopheles funestus in SW Niger [Labbo et al., 2004].Limiting the extent of groundwater discharge ponds by

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stabilizing the water table level would represent a positiveside effect of increased groundwater pumping for irrigation.

6. Conclusions

[46] This paper synthesized one of the most comprehen-sive set of long-term studies (1950–2007) combining sur-face water and groundwater dynamics and groundwater qualityto infer the impacts of land clearing on water resources in asemiarid part of Africa. The main conclusions are as follows.[47] 1. A few decades after the onset of increasing

intensity in land clearing (1950s), changes in land use havelargely offset the negative climatic signal that prevailed atthe regional scale (23% reduction in mean annual rainfall,1970–1998 versus 1950–1969). Land clearing increasedsurface water resources by a factor close to 3 (runoffvolume), with a 2.5-fold increase in drainage density(gullies) and more numerous ponds in the landscape.[48] 2. Land clearing resulted in 1-order of magnitude

increase in groundwater recharge relative to preclearinglevels, from �2 mm a�1 to �25 mm a�1. After 5 decadesof continuous clearing, a new equilibrium has not been yetachieved and the aquifer reserves are still increasing involume.[49] 3. Land clearing and focused recharge beneath

ephemeral ponds have degraded groundwater quality byincreasing nitrate concentrations with current levels exceed-ing the recommended WHO limits in about 25% of pumpedwells. Nitrate was shown to be of natural origin, withatmospherically derived and soil organic nitrogen as themain sources for nitrate in groundwater near ponds.[50] With proper management, the measured changes in

water quantity and quality could be used advantageously forwater supply and food production. Degradation in waterquality is a negative aspect for safe drinking water supply,but is limited in space to the vicinity of ponds. Increasedgroundwater resources could be used for irrigated agricul-ture to mitigate long-term variability in rainfall and climatechange impacts on crop yield.

[51] Acknowledgments. Hydrological research performed in SWNiger was supported by numerous programs undertaken since the early1990s, including Hapex-Sahel (1992–1994) and the AMMA project(2002–2009). On the basis of a French initiative, AMMA was built byan international scientific group and is currently funded by a large numberof agencies, especially from France, the United Kingdom, the United States,and Africa. It has been the beneficiary of a major financial contributionfrom the European Community’s Sixth Framework Research Programme.Detailed information on scientific coordination and funding is available atthe AMMA International Web site, http://www.amma-international.org.Access to data from the AMMA-Niger rainfall network is gratefullyacknowledged. Funding was also provided by the French National ResearchProgram in Hydrology ‘‘Water and salinity in southwestern Niger’’ (2001–2003) and ‘‘Water and vegetation in Niger’’ (2003–2005) and by theAMMA-Catch ORE program (2001–2010). Most of the field trips weremade possible thanks to the logistical support of IRD in Niger. The localassistance of the Direction of Water Resources, Ministry of Hydraulics,Niger, is also warmly acknowledged. Thorough comments by threeanonymous reviewers, and by the associate editor, Bridget Scanlon, greatlyhelped to improve the paper.

ReferencesAlbergel, J. (1987), Secheresse, desertification, et ressources en eau desurface: Application aux petits bassins du Burkina-Faso, in The Influenceof Climate Change and Climate Variability on the Hydrologic Regimeand Water Resources, edited by S. I. Solomon, M. Beran, and W. Hogg,IAHS Publ., 168, 355–365.

Allison, G. B., P. G. Cook, S. R. Barnett, G. R. Walker, I. D. Jolly, andM. W. Hughes (1990), Land clearance and river salinisation in thewestern Murray Basin, Australia, J. Hydrol., 119, 1–20, doi:10.1016/0022-1694(90)90030-2.

Balme, M., T. Lebel, and A. Amani (2006a), Dry years and wet years in theSahel: Quo vadimus?, Hydrol. Sci. J., 51, 254 –271, doi:10.1623/hysj.51.2.254.

Balme, M., T. Vischel, T. Lebel, C. Peugeot, and S. Galle (2006b),Assessing the water balance in the Sahel: Impact of small scale rainfallvariability on runoff. Part 1: Rainfall variability analysis, J. Hydrol.,331, 336–348, doi:10.1016/j.jhydrol.2006.05.020.

Barber, W., and B. Dousse (1965), Rise in the water-table in parts ofPotiskum division, Bornu province. Further observations, Rec. Geol.Surv. Nigeria, 9, 41–57.

Barbiero, L., and B. Van Vliet-Lanoe (1998), The alkali soils of the middleNiger valley: Origins, formation and present evolution, Geoderma, 84,323–343, doi:10.1016/S0016-7061(98)00003-2.

Bari, M. A., and N. J. Schofield (1992), Lowering of a shallow, saline watertable by extensive eucalypt reforestation, J. Hydrol., 133, 273–291,doi:10.1016/0022-1694(92)90259-X.

Barnes, C. J., G. Jacobson, and G. D. Smith (1992), The origin of highnitrate ground waters in the Australian arid zone, J. Hydrol., 137,181–197, doi:10.1016/0022-1694(92)90055-Z.

Biroue, W. K., and J. L. Schneider (1993), Towards the drying of thewater table aquifer in the Chad Sahel?, C. R. Acad. Sci., Ser. II, 317,89–92.

Boeckh, E. (1965), Contribution a l’etude hydrogeologique de la zonesedentaire de la republique du Niger, Tech. Rep. BRGM/BFBH,DAK65-A20, Dakar.

Boucher, M., G. Favreau, J.-M. Vouillamoz, Y. Nazoumou, andA. Legchenko (2009), Estimating specific yield and transmissivitywith magnetic resonance sounding in an unconfined sandstone aquifer(Niger), Hydrogeol. J., in press.

Bromley, J., W. M. Edmunds, E. Fellman, J. Brouwer, S. R. Gaze,J. Sudlow, and J.-D. Taupin (1997), Estimation of rainfall inputs anddirect recharge to the deep unsaturated zone of southern Niger using thechloride profile method, J. Hydrol., 188–189, 139–154, doi:10.1016/S0022-1694(96)03157-5.

Brunel, J. P., G. R. Walker, J. C. Dighton, and B. Monteny (1997), Useof stable isotopes of water to determine the origin of water used bythe vegetation and to partition evapotranspiration. A case study fromHAPEX-Sahel, J. Hydrol., 188–189, 466–481, doi:10.1016/S0022-1694(96)03188-5.

Buerkert, A., and P. Hiernaux (1998), Nutrients in the West AfricanSudano-Sahelian zone: Losses, transfers and role of external inputs,Z. Pflanzenernaehr Bodenkd., 161, 365–383.

Canadell, J., R. B. Jackson, J. R. Ehleringer, H. A. Mooney, O. E. Sala, andE. D. Schulze (1996), Maximum rooting depth of vegetation types at theglobal scale, Oecologia, 108, 583–595, doi:10.1007/BF00329030.

Cappelaere, B., B. E. Vieux, C. Peugeot, A. Maia, and L. Seguis (2003),Hydrologic process simulation of a semiarid, endoreic catchment inSahelian West Niger, Africa. 2. Model calibration and uncertaintycharacterization, J. Hydrol., 279, 244 – 261, doi:10.1016/S0022-1694(03)00182-3.

Carter, J. D., and W. Barber (1958), The rise in the water-table in partsof Potiskum division, Bornu province, Rec. Geol. Surv. Nigeria, 5,5–13.

Cartwright, I., T. R. Weaver, D. Stone, and M. Reid (2007), Constrainingmodern and historical recharge from bore hydrographs, 3H, 14C andchloride concentrations: Application to dual-porosity aquifers in drylandsalinity areas, Murray basin, Australia, J. Hydrol., 332, 69 – 92,doi:10.1016/j.jhydrol.2006.06.034.

Casenave, A., and C. Valentin (1992), A runoff capability classificationsystem based on surface features criteria in semiarid areas of West Africa,J. Hydrol., 130, 231–249, doi:10.1016/0022-1694(92)90112-9.

Charreau, C., and R. Fauck (1970), Mise au point sur l’utilisation agri-cole des sols de la region de Sefa (Casamance), Agron. Trop. Paris,25, 151–191.

Crosbie, R. S., P. Binning, and J. D. Kalma (2005), A time series approachto inferring groundwater recharge using the water table fluctuation meth-od, Water Resour. Res., 41, W01008, doi:10.1029/2004WR003077.

D’Herbes, J.-M., and C. Valentin (1997), Land surface conditions of theNiamey region: Ecological and hydrological implications, J. Hydrol.,188–189, 18–42, doi:10.1016/S0022-1694(96)03153-8.

D’Orgeval, T., and J. Polcher (2008), Impact of precipitation events andland use changes on West African river discharges during the years1951–2000, Clim. Dyn., 31, 249–262, doi:10.1007/s00382-007-0350-x.


15 of 18

W00A16

De Vries, J. J., E. T. Selaolo, and H. E. Beekman (2000), Groundwaterrecharge in the Kalahari, with reference to paleo-hydrologic conditions,J. Hydrol., 238, 110–123, doi:10.1016/S0022-1694(00)00325-5.

Deans, J. D., W. M. Edmunds, D. K. Lindley, C. B. Gaye, B. Dreyfus, J. J.Nizinski, M. Neyra, K. Ingleby, and R. C. Munro (2005), Nitrogen ininterstitial waters in the Sahel; natural baseline, pollutant or resource?,Plant Soil, 271, 47–62, doi:10.1007/s11104-004-1994-5.

Desconnets, J.-C., J.-D. Taupin, T. Lebel, and C. Leduc (1997), Hydrologyof the Hapex-Sahel central super-site: Surface water drainage and aquiferrecharge through the pool systems, J. Hydrol., 188–189, 155–178,doi:10.1016/S0022-1694(96)03158-7.

Edmunds, W. M., W. G. Darling, D. G. Kinniburgh, S. Kotoub, andS. Mahgoub (1992), Sources of recharge in Abu Delaig, Sudan, J. Hydrol.,131, 1–24, doi:10.1016/0022-1694(92)90211-D.

Elbaz-Poulichet, F., G. Favreau, C. Leduc, and J.-L. Seidel (2002), Majorion chemistry of groundwaters in the Continental Terminal water table ofsouthwestern Niger (Africa), Appl. Geochem., 17, 1343 – 1349,doi:10.1016/S0883-2927(02)00024-0.

Elizondo, D., B. Cappelaere, and C. Faure (2002), Automatic versus man-ual model differentiation to compute sensitivities and solve non-linearinverse problems, Comput. Geosci., 28, 309–326, doi:10.1016/S0098-3004(01)00048-6.

Eltahir, A. B., and C. Gong (1996), Dynamics of wet and dry years in WestAfrica, J. Clim., 9, 1030–1042, doi:10.1175/1520-0442(1996)009<1030:DOWADY>2.0.CO;2.

Engel, V., E. G. Jobbagy, M. Stieglitz, M. Williams, and R. B. Jackson(2005), Hydrological consequences of Eucalyptus afforestation in theArgentine Pampas, Water Resour. Res., 41, W10409, doi:10.1029/2004WR003761.

Esteves, M., and J.-M. Lapetite (2003), A multi-scale approach of runoffgeneration in a Sahelian gully catchment: A case study in Niger, Catena,50, 255–271, doi:10.1016/S0341-8162(02)00136-4.

Favreau, G. (1996), Site-scale modelling of groundwater recharge insouthwestern Niger (in French), M.S. thesis, Univ. Paris XI, Orsay,France.

Favreau, G. (2000), Characterization and modelling of a rising water tablein the Sahel: Dynamic and geochemistry of the Dantiandou kori naturalhollow aquifer (southwest Niger) (in French), Ph.D. thesis, 258 pp.,Univ. Paris XI, Orsay, France.

Favreau, G., and C. Leduc (1998), Fluctuations a long terme de la nappephreatique du Continental Terminal pres de Niamey (Niger) entre 1956 et1997, in Water Resources Variability in Africa During the XXth Century,edited by E. Servat et al., IAHS Publ., 252, 253–258.

Favreau, G., C. Leduc, and C. Marlin (2000), Reliability of geochemicaland hydrodynamic sampling in a semi-arid water table, J. Afr. Earth Sci.,31, 669–678, doi:10.1016/S0899-5362(00)80014-7.

Favreau, G., C. Leduc, C. Marlin, M. Dray, J.-D. Taupin, M. Massault,C. Le Gal La Salle, and M. Babic (2002a), Estimate of recharge of a risingwater-table in semi-arid Niger from 3H and 14C modeling, Ground Water,40, 144–151, doi:10.1111/j.1745-6584.2002.tb02499.x.

Favreau, G., C. Leduc, and P. Schroeter (2002b), Reply to comment on‘‘Long-term rise in a Sahelian water-table: The Continental Terminal inSouth-West Niger’’ by Leduc C., Favreau, G., Schroeter, P., 2001. Journalof Hydrology 243, 43–54, J. Hydrol., 255, 263–265, doi:10.1016/S0022-1694(01)00517-0.

Favreau, G., C. Leduc, J.-L. Seidel, S. D. Ousmane, and A. Mariotti (2003),Land clearance and nitrate-rich groundwater in a Sahelian aquifer, Niger,in Hydrology of the Mediterranean and Semiarid Regions, edited by E.Servat et al., IAHS Publ., 278, 163–167.

Favreau, G., A. Guero, and J.-L. Seidel (2004a), Comment on ‘‘Improvingnoble gas based paleoclimate reconstruction and groundwater datingusing 20Ne/22Ne ratios’’ by F. Peeters et al. (2003) Geochim. Cosmochim.Acta, 67, 587 – 600, Geochim. Cosmochim. Acta, 68, 1433– 1435,doi:10.1016/j.gca.2003.07.022.

Favreau, G., J.-L. Seidel, C. Leduc, C. Marlin, and A. Mariotti (2004b),Land clearance as the cause of groundwater nitrate increase in semiaridNiger: Evidence using nitrate isotopes, paper presented InternationalWorkshop on the Application of Isotope Techniques in Hydrologicaland Environmental Studies, U. N. Educ., Sci., and Cult. Organ., Paris,France, 6–10 Sept.

Favreau, G., M. Boucher, J.-M. Vouillamoz, M. Descloitres, S. Massuel,Y. Nazoumou, and A. Legchenko (2007), Apport des sondages TDEM etRMP a une meilleure estimation des parametres de la modelisation d’unaquifere libre enmilieu semi-aride (Niger), paper presented at 6th ColloqueGeofcan, Inst. de Rech. Pour le Dev., Bondy, France, 25–26 Sept.

Fontes, J.-C., J. N. Andrews, W. M. Edmunds, A. Guerre, and Y. Travi(1991), Paleorecharge by the Niger River (Mali) deduced from ground-

water geochemistry, Water Resour. Res., 27, 199–214, doi:10.1029/90WR01703.

Freydier, R., B. Dupre, and J.-P. Lacaux (1998), Precipitation chemistry inintertropical Africa, Atmos. Environ., 32, 749–765, doi:10.1016/S1352-2310(97)00342-7.

Galle, S., M. Ehrmann, and C. Peugeot (1999), Water balance in a bandedvegetation pattern. A case study of tiger bush in western Niger, Catena,37, 197–216, doi:10.1016/S0341-8162(98)90060-1.

Galy Lacaux, C., and A. I. Modi (1998), Precipitation chemistry in theSahelian savanna of Niger, Africa, J. Atmos. Chem., 30, 319–343,doi:10.1023/A:1006027730377.

Gates, J. B., J. K. Bohlke, and W. M. Edmunds (2008), Ecohydrologicalfactors affecting nitrate concentrations in a phreatic desert aquifer in north-western China, Environ. Sci. Technol., 42, 3531–3537, doi:10.1021/es702478d.

Gaze, S. R., J. Brouwer, L. P. Simmonds, and J. Bromley (1998), Dryseason water use patterns under Guiera senegalensis L. shrubs in a tro-pical savanna, J. Arid Environ., 40, 53–67, doi:10.1006/jare.1998.0435.

George, R. J., R. A. Nulsen, R. Ferdowsian, and G. P. Raper (1999),Interaction between trees and groundwaters in recharge and dischargeareas—A survey of western Australian sites, Agric. Water Manage., 39,91–113, doi:10.1016/S0378-3774(98)00073-0.

Girard, P., and C. Hillaire-Marcel (1997), Determining the source of nitratepollution in the Niger discontinuous aquifers using the natural 15N/14Nratios, J. Hydrol., 199, 239–251, doi:10.1016/S0022-1694(96)03318-5.

Goutorbe, J.-P., et al. (1997), An overview of Hapex-Sahel: A study inclimate and desertification, J. Hydrol., 188–189, 4 –17, doi:10.1016/S0022-1694(96)03308-2.

Haarsma, R. J., F. M. Selten, S. L. Weber, and M. Kliphuis (2005), Sahelrainfall variability and response to greenhouse warming, Geophys. Res.Lett., 32, L17702, doi:10.1029/2005GL023232.

Hadjer, K., T. Klein, and M. Schopp (2005), Water consumptionembedded in its social context, north-western Benin, Phys. Chem.Earth, 30, 357–364, doi:10.1016/j.pce.2005.06.014.

Healy, R. W., and P. G. Cook (2002), Using groundwater levels to estimaterecharge, Hydrogeol. J., 10, 91–109, doi:10.1007/s10040-001-0178-0.

Heaton, T. H. E. (1984), Sources of the nitrate in phreatic groundwater inthe western Kalahari, J. Hydrol., 67, 249 –259, doi:10.1016/0022-1694(84)90244-0.

Heilweil, V. M., T. S. McKinney, M. S. Zhdanov, and D. E. Watt (2007),Controls on the variability of net infiltration to desert sandstone, WaterResour. Res., 43, W07431, doi:10.1029/2006WR005113.

Held, I. M., T. L. Delworth, J. Lu, K. L. Findell, and T. R. Knutson (2005),Simulation of Sahel drought in the 20th and 21st centuries, Proc. Natl.Acad. Sci. U. S. A., 102, 17,891–17,896, doi:10.1073/pnas.0509057102.

Hiernaux, P., C. L. Bielders, C. Valentin, A. Bationo, and S. Fernandez-Rivera (1999), Effects of livestock grazing on physical and chemicalproperties of sandy soils in Sahelian rangelands, J. Arid Environ., 41,231–245, doi:10.1006/jare.1998.0475.

Hoogmoed, W. B., and L. Stroosnijder (1984), Crust formation on sandysoils in the Sahel. 1. Rainfall and infiltration, Soil Tillage Res., 4, 5–23,doi:10.1016/0167-1987(84)90013-8.

Hulme, M., R. Doherty, T. Ngara, M. New, and D. Lister (2001), Africanclimate change: 1900–2100, Clim. Res., 17, 145–168, doi:10.3354/cr017145.

Igwe, C. A. (2005), Erodibility in relation to water-dispersible clay for somesoils of eastern Nigeria, Land Degrad. Dev., 16, 87–96, doi:10.1002/ldr.647.

Kalma, J. D., and S. W. Franks (2003), Rainfall in arid and semi-aridregions, in Understanding Water in a Dry Environment: HydrologicalProcesses in Arid and Semiarid Zones, Int. Contrib. Hydrogeol., vol. 23,edited by I. Simmers, pp. 15–63, Balkema, Lisse, Netherlands.

Kendall, C., and R. Aravena (2000), Nitrate isotopes in groundwatersystems, in Environmental Tracers in Subsurface Hydrology, editedby P. G. Cook and A. Herczeg, pp. 261–297, Kluwer Acad, Dordrecht,Netherlands.

Kho, R. M., B. Yacouba, M. Yaye, B. Katkore, A. Moussa, A. Iktam, andA. Mayaki (2001), Separating the effects of trees on crops: The case ofFaidherbia albida and millet in Niger, Agrofor. Syst., 52, 219–238,doi:10.1023/A:1011820412140.

Kreitler, C. W., and D. C. Jones (1975), Natural soil nitrate: The cause ofthe nitrate contamination of groundwater in Runnels County, Texas,Ground Water, 13, 53–62, doi:10.1111/j.1745-6584.1975.tb03065.x.

L’Hote, Y., G. Mahe, B. Some, and J.-P. Triboulet (2002), Analysis ofSahelian annual rainfall index from 1896 to 2000: The drought continues,Hydrol. Sci. J., 47, 563–572.

16 of 18


Labbo, R., A. Fouta, I. Jeanne, I. Ousmane, and J.-B. Duchemin (2004),Anopheles funestus in Sahel: New evidence from Niger, Lancet,363(9409), 660, doi:10.1016/S0140.

Lambin, E. F., H. J. Geist, and E. Leperse (2003), Dynamics of land useand cover change in tropical regions, Annu. Rev. Environ. Resour., 28,205–241, doi:10.1146/annurev.energy.28.050302.105459.

Lang, J., et al. (1990), The Continental Terminal in West Africa, J. Afr.Earth Sci., 10, 79–99, doi:10.1016/0899-5362(90)90048-J.

Leaney, F. W., A. L. Herczeg, and G. R. Walker (2003), Salinization ofa fresh palaeo-ground water resource by enhanced recharge, GroundWater, 41, 84–92, doi:10.1111/j.1745-6584.2003.tb02571.x.

Le Barbe, L., T. Lebel, and D. Tapsoba (2002), Rainfall variability in WestAfrica during the years 1950–90, J. Clim., 15, 187–202, doi:10.1175/1520-0442(2002)015<0187:RVIWAD>2.0.CO;2.

Lebel, T., J.-D. Taupin, and N. D’Amato (1997), Rainfall monitoring duringHapex-Sahel. 1. General rainfall conditions and climatology, J. Hydrol.,188–189, 74–96, doi:10.1016/S0022-1694(96)03155-1.

Leblanc, M., G. Favreau, S. Tweed, C. Leduc, M. Razack, and L. Mofor(2007), Remote sensing for groundwater modelling in large semiarid areas:LakeChadBasin, Africa,Hydrogeol. J., 15, 97–100, doi:10.1007/s10040-006-0126-0.

Leblanc,M., G. Favreau, S.Massuel, S. Tweed,M. Loireau, and B. Cappelaere(2008), Land clearance and hydrological change in the Sahel: SW Niger,Global Planet. Change, 61, 135 – 150, doi:10.1016/j.gloplacha.2007.08.011.

Leduc, C., and M. Loireau (1997), Fluctuations piezometriques et evolutiondu couvert vegetal en zone sahelienne (sud-ouest du Niger), in Sustain-ability of Water Resources Under Increasing Uncertainty, edited byD. Rosbjerg et al., IAHS Publ., 240, 193–200.

Leduc, C., and J.-D. Taupin (1997), Hydrochimie et recharge de la nappephreatique du Continental Terminal (Niamey, Niger), in Hydrochemistry,edited by N. E. Peters and A. Coudrain-Ribstein, IAHS Publ., vol. 244,pp. 235–243.

Leduc, C., J. Bromley, and P. Schroeter (1997), Water-table fluctuation andrecharge in semi-arid climate: Some results of the Hapex-Sahel hydro-dynamic survey (Niger), J. Hydrol., 188–189, 123–138, doi:10.1016/S0022-1694(96)03156-3.

Leduc, C., G. Favreau, and P. Schroeter (2001), Long-term rise in a Sahelianwater table: The Continental Terminal in south-west Niger, J. Hydrol.,243, 43–54, doi:10.1016/S0022-1694(00)00403-0.

Le Gal La Salle, C., C. Marlin, C. Leduc, J.-D. Taupin, M. Massault, andG. Favreau (2001), Renewal rate estimation of groundwater based onradioactive tracers (3H, 14C) in an unconfined aquifer in a semiarid area,Iullemeden Basin, Niger, J. Hydrol., 254, 145–156, doi:10.1016/S0022-1694(01)00491-7.

Legchenko, A., J.-M. Baltassat, A. Bobachev, C. Martin, H. Robain, andJ.-M. Vouillamoz (2004), Magnetic resonance sounding applied toaquifer characterization, Ground Water, 42, 363–373, doi:10.1111/j.1745-6584.2004.tb02684.x.

Le Maitre, D. C., D. F. Scott, and C. Colvin (1999), A review of informa-tion on interactions between vegetation and groundwater, Water SA, 25,137–152.

Lezine, A.-M. (2007), Pollen records, postglacial, Africa, in Encyclopediaof Quaternary Science, edited by S. A. Elias, pp. 2681–2699, Elsevier,Amsterdam.

Li, K. Y., M. T. Coe, N. Ramankutty, and R. De Jong (2007), Modeling thehydrological impact of land use change in West Africa, J. Hydrol., 337,258–268, doi:10.1016/j.jhydrol.2007.01.038.

Loireau, M. (1998), Espaces, ressources, usages: Spatialisation des interac-tions dynamiques entre les systemes sociaux et les sytemes ecologiquesau Sahel nigerien, PhD thesis, 411 pp., Univ. Montpellier III, Montpel-lier, France.

Lørup, J. K., J. C. Refsgaard, and D. Mazvimavi (1998), Assessing the effectof land use change on catchment runoff by combined use of statistical testsand hydrological modelling: Case studies fromZimbabwe, J. Hydrol., 205,147–163, doi:10.1016/S0168-1176(97)00311-9.

Lubczynski, M., and J. Roy (2005), MRS contribution to hydrogeologicalsystem parametrization, Near Surf. Geophys., 3, 131–139.

Mahe, G., and J.-C. Olivry (1999), assessment of freshwater yields to theocean along the intertropical Atlantic coast of Africa (1951–1989), C. R.Acad. Sci., Ser. IIa Sci. Terre Planetes, 328, 621–626, doi:10.1016/S1251-8050(99)80159-1.

Mahe, G., J.-E. Paturel, E. Servat, D. Conway, and A. Dezetter (2005), Theimpact of land use change on soil water holding capacity and river flowmodelling in the Nakambe river, Burkina-Faso, J. Hydrol., 300, 33–43,doi:10.1016/j.jhydrol.2004.04.028.

Malam Issa, O., L. J. Stal, C. Defarge, A. Coute, and J. Trichet (2001),Nitrogen fixation by microbial crusts from desiccated Sahelian soils(Niger), Soil Biol. Biochem., 33, 1425 –1428, doi:10.1016/S0038-0717(01)00046-3.

Martin-Rosales, W., and C. Leduc (2003), Dynamics of emptying of atemporary pond in the Sahel: The case study of Banizoumbou (south-western Niger), C. R. Geosci., 335, 461 – 468, doi:10.1016/S1631-0713(03)00059-2.

Massuel, S. (2005), Evolution recente de la ressource en eau consecutiveaux changements climatiques et environnementaux du sud-ouest Niger.Modelisation des eaux de surface et souterraines du bassin du kori deDantiandou sur la periode 1992–2003, Ph.D. thesis, 220 pp., Univ.Montpellier II, Montpellier, France.

Massuel, S., G. Favreau, M. Descloitres, Y. Le Troquer, Y. Albouy, andB. Cappelaere (2006), Deep infiltration through a sandy alluvial fan insemiarid Niger inferred from electrical conductivity survey, vadosezone chemistry and hydrological modelling, Catena, 67, 105–118,doi:10.1016/j.catena.2006.02.009.

McMahon, P. B., and J. K. Bohlke (2006), Regional patterns in the isotopecomposition of natural and anthropogenic nitrate in groundwater, HighPlains, USA, Environ. Sci. Technol., 40, 2965–2970, doi:10.1021/es052229q.

McMahon, P. B., K. F. Dennehy, B. W. Bruce, J. K. Bohlke, R. L. Michel,J. J. Gurdak, and D. B. Hurlbut (2006), Storage and transit time ofchemicals in thick unsaturated zones under rangeland and irrigated crop-land, High Plains, United States, Water Resour. Res., 42, W03413,doi:10.1029/2005WR004417.

Mortimore, M., M. Ba, A. Mahamane, R. S. Rostom, and B. Turner(2005), Changing systems and changing landscapes: Measuring andinterpreting land use transformation in African drylands, Geogr.Tidsskr., 105, 45–62.

Nicholson, S. E., B. Some, and B. Kone (2000), An analysis of recentrainfall conditions in West Africa, including the rainy seasons of the1997 El Nino and the 1998 La Nina years, J. Clim., 13, 2628–2640,doi:10.1175/1520-0442(2000)013<2628:AAORRC>2.0.CO;2.

Nickling, W. G., and S. A. Wolfe (1994), The morphology and origin ofnabkhas, region of Mopti, Mali, West Africa, J. Arid Environ., 28,13–30, doi:10.1016/S0140-1963(05)80017-5.

Peeters, F., U. Beyerle, W. Aeschbach-Hertig, J. Holocher, M. S.Brenwald, and R. Kipfer (2003), Improving noble gas based paleocli-mate reconstruction and groundwater dating using 20Ne/22Ne ratios,Geochim. Cosmochim. Acta, 67, 587 – 600, doi:10.1016/S0016-7037(02)00969-9.

Peugeot, C., M. Esteves, S. Galle, J.-L. Rajot, and J. P. Vandervaere (1997),Runoff generation processes: Results and analysis of field data collectedat the east central supersite of the HAPEX-Sahel experiment, J. Hydrol.,188–189, 179–202, doi:10.1016/S0022-1694(96)03159-9.

Peugeot, C., B. Cappelaere, B. E. Vieux, L. Seguis, and A. Maia (2003),Hydrologic process simulation of a semiarid, endoreic catchment inSahelian West Niger: 1. Model-aided data analysis and screening,J. Hydrol., 279, 224–243, doi:10.1016/S0022-1694(03)00181-1.

Raynaut, C. (2001), Societies and nature in the Sahel: Ecological diversityand social dynamics, Global Environ. Change, 11, 9–18, doi:10.1016/S0959-3780(00)00041-8.

Redelsperger, J.-L., C. D. Thorncroft, A. Diedhiou, T. Lebel, D. J. Parker,and J. Polcher (2006), African monsoon multidisciplinary analysis: Aninternational research project and field campaign, Bull. Am. Meteorol.Soc., 87, 1739–1746, doi:10.1175/BAMS-87-12-1739.

Reenberg, A., T. Louring-Nielsen, and K. Rasmussen (1998), Field expan-sion and reallocation in the Sahel—Land-use pattern dynamics in a fluc-tuating biophysical and socio-economic environment, Global Environ.Change, 8, 309–327, doi:10.1016/S0959-3780(98)00003-X.

Ribolzi, O., M. Hermida, H. Karambiri, J.-P. Delhoume, and L. Thiombiano(2006), Effects of aeolian processes on water infiltration in sandy Sahelianrangeland in Burkina-Faso, Catena, 67, 145–154, doi:10.1016/j.catena.2006.03.006.

Rockstrom, J., and J. Barron (2007), Water productivity in rainfed systems:Overview of challenges and analyses of opportunities in water scarcityprone savannahs, Irrig. Sci., 25, 299–311, doi:10.1007/s00271-007-0062-3.

Rockstrom, J., J. Barron, J. Brouwer, S. Galle, and A. de Rouw (1999), Onfarm temporal and spatial variability of soil and water in pearl milletcultivation, Soil Sci. Soc. Am. J., 63, 1308–1319.

Scanlon, B. R., D. G. Levitt, R. C. Reedy, K. E. Keese, and M. J. Sully(2005a), Ecological controls on water-cycle response to climate variabilityin deserts, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 102, 6033–6038, doi:10.1073/pnas.0408571102.


17 of 18

W00A16

Scanlon, B. R., R. C. Reedy, D. A. Stonestrom, D. E. Prudic, and K. F.Dennehys (2005b), Impact of land use and land cover change on ground-water recharge and quality in the southwestern US, Global Change Biol.,11, 1577–1593, doi:10.1111/j.1365-2486.2005.01026.x.

Scanlon, B. R., K. E. Keese, A. L. Flint, L. E. Flint, C. B. Gaye, W. M.Edmunds, and I. Simmers (2006), Global synthesis of groundwaterrecharge in semiarid and arid regions, Hydrol. Processes, 20, 3335–3370, doi:10.1002/hyp.6335.

Scanlon, B. R., I. Jolly, M. Sophocleous, and L. Zhang (2007), Globalimpacts of conversions from natural to agricultural ecosystems on waterresources: Quantity versus quality, Water Resour. Res., 43, W03437,doi:10.1029/2006WR005486.

Seguis, L., B. Cappelaere, G. Milesi, C. Peugeot, S. Massuel, and G. Favreau(2004), Simulated impacts of climate change and land-clearing on runofffrom a small Sahelian catchment, Hydrol. Processes, 18, 3401–3413,doi:10.1002/hyp.1503.

Siebert, S., P. Doll, J. Hoogeveen, J. M. Faures, K. Frenken, and S. Feick(2005), Development and validation of the global map of irrigation areas,Hydrol. Earth Syst. Sci., 9, 535–547.

Simmers, I. (1997), Groundwater recharge principles, problems and devel-opments, Recharge of Phreatic Aquifers in (Semi-) Arid Areas, Int. Assoc.of Hydrogeol., vol. 19, edited by I. Simmers, pp. 1–18, Balkema,Rotterdam, Netherlands.

Stonestrom, D. A., D. E. Prudic, R. L. Laczniak, and K. C. Akstin (2004),Tectonic, climatic and land-use controls on groundwater recharge in anarid alluvial basin: Amargosa desert, USA, in Groundwater Recharge ina Desert Environment: The Southwestern United States,Water Sci. Appl.,vol. 9, edited by J. F. Hogan, F. M. Philipps, and B. Scanlon, pp. 29–47,AGU, Washington, D.C.

Taupin, J.-D., G. Gaultier, G. Favreau, C. Leduc, and C. Marlin (2002),Isotopic variability of Sahelian rainfall at different time steps in Niamey(Niger, 1992–1999), climatic implications, C. R. Geosci., 334, 43–50,doi:10.1016/S1631-0713(02)01702-9.

Taylor, C. M., E. F. Lambin, N. Stephenne, R. J. Harding, and R. L. H.Essery (2002), The influence of land use change on climate in the Sahel,J. Clim., 15, 3615–3629, doi:10.1175/1520-0442(2002)015<3615:TIOLUC>2.0.CO;2.

Tengberg, A. (1995), Nebkha dunes as indicators of wind erosion and landdegradation in the Sahel zone of Burkina Faso, J. Arid Environ., 30,265–282, doi:10.1016/S0140-1963(05)80002-3.

Valentin, C., J.-L. Rajot, and D. Mitja (2004), Responses of soil crusting,runoff and erosion to fallowing in the subhumid and semi-arid regions of

West Africa, Agric. Ecosyst. Environ., 104, 287–302, doi:10.1016/j.agee.2004.01.035.

Valenza, A., J.-C. Grillot, and J. Dazy (2000), Influence of groundwater onthe degradation of irrigated soils in a semi-arid region, the inner delta ofthe Niger River, Mali, Hydrogeol. J., 8, 417 – 429, doi:10.1007/PL00010977.

Vandersypen, K., A. C. T. Keita, Y. Coulibaly, D. Raes, and J.-Y. Jamin(2007), Formal and informal decision making on water management atthe village level: A case study from the office du Niger irrigation scheme(Mali), Water Resour. Res., 43, W06419, doi:10.1029/2006WR005132.

Viramontes, D., and L. Descroix (2003), Changes in the surface waterhydrologic characteristics of an endoreic basin of northern Mexico from1970 to 1998, Hydrol. Processes, 17, 1291 – 1306, doi:10.1002/hyp.1285.

Vouillamoz, J.-M., G. Favreau, S. Massuel, M. Boucher, Y. Nazoumou, andA. Legchenko (2008), Contribution of magnetic resonance sounding toaquifer characterization and recharge estimate in semiarid Niger, J. Appl.Geophys., 64, 99–108, doi:10.1016/j.jappgeo.2007.12.006.

Warner, T. T. (2004), Desert Meteorology, 612 pp., Cambridge Univ. Press,Cambridge, U.K.

Wei, W., L. Chen, B. Fu, Z. Huang, D. Wu, and L. Gui (2007), The effect ofland uses and rainfall regimes on runoff and soil erosion in the semi-aridloess hilly area, China, J. Hydrol., 335, 247–258, doi:10.1016/j.jhydrol.2006.11.016.

Wilcox, B. P. (2007), Does rangeland degradation have implications forglobal streamflow?, Hydrol. Processes, 21, 2961–2964, doi:10.1002/hyp.6856.

Wood, W. W., and W. E. Sanford (1995), Chemical and isotopic methodsfor quantifying groundwater recharge in a regional, semiarid environ-ment, Ground Water, 33, 458 – 468, doi:10.1111/j.1745-6584.1995.tb00302.x.

��M. Boucher, N. Boulain, B. Cappelaere, G. Favreau, and C. Leduc, IRD,

University of Montpellier II, Maison des Sciences de l’Eau, Place E.Bataillon, cc. MSE, F-34095 Montpellier CEDEX 5, France. ([email protected])

M. Leblanc, Hydrological Sciences Research Unit, School of Earth andEnvironmental Sciences, James Cook University, P.O. Box 6811, Cairns,Qld 4870, Australia.

S. Massuel, CSIRO Land and Water, Floreat, WA 6014, Australia.

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