Analyse géostatistique et modélisation de la pluviométrie dans le cadre des changements climatiques : Cas du bassin versant du Chélif

Abstract

Le bassin versant du Chéliff possède l'un des régimes pluviométriques les plus divers sur le plan spatial dans le Nord-Ouest de l’Algérie. La compréhension de ces régimes est essentielle pour la gestion des ressources hydriques et la détermination des régions les plus vulnérables au changement climatique. Dans cette étude, les données pluviométriques annuelles moyennes (1972-2012) de 58 stations météorologiques ont été utilisées ainsi que leur élévation correspondante. Les tests statistiques d’Hubert ont montré qu’il y a un changement du régime pluviométrique annuel à la fin des années soixante-dix et quatre-vingt. Ces changements sont remarqués surtout dans les trois plaines du Chéliff qui ont enregistré des pluviométries moyennes annuelles faibles. Par contre, les massifs nord et sud du nord du bassin versant de Chéliff sont caractérisés par un régime pluviométrique annuel stationnaire et ont enregistré des pluviométries moyennes annuelles fortes. Les cartes ont été produites à l'aide d'interpolation géostatistique en utilisant trois algorithmes : krigeage ordinaire (OK), régression-krigeage (RK) et krigeage avec dérive externe (KED). Le premier algorithme n’utilise que la pluviométrie alors que les deux autres utilisent, en plus, l’élévation. Ces méthodes d’interpolation ont été comparées à l'aide de différents indicateurs statistiques tels que la validation croisée (ME, MAE, RMSE, r, r², EF, CCC et d). Les résultats indiquent que le KED est l’interpolateur le moins biaisé avec un nombre limité de fortes sous-estimations (2) ou surestimations (1) et une importance relative limitée de cette forte sous-estimation (20.3%) ou surestimation (57.7%). Il est suivi par la RK (3 sous-estimations avec la plus forte représentant 26.5% de la valeur mesurée) et enfin, le OK (6 sous-estimations avec la plus forte représentant 31.3% de la valeur mesurée et une surestimation de 57.1%). La meilleure correspondance entre les valeurs mesurées et celles prédites est obtenue pour le KED (r=0.82), suivi par la RK (r=0.79), alors que le OK se place loin de ces 2 derniers (r=0.70). Le KED peut être considéré comme le meilleur modèle en termes statistiques du fait qu’il donne les valeurs les plus faibles de ME, MAE et RMSE (respectivement -1.9, 35.4 et 49.5 mm) et les valeurs les plus élevées de d, CCC et EF (respectivement 0.89, 0.80 et 0.67). Les résultats de la RK sont intermédiaires alors que ceux du OK sont les moins pertinents. Il y a clairement une nette amélioration des performances d'estimation en tenant compte de l'élévation, en particulier par le KED. Dans ce cas, ME passe de 6 mm pour le OK à -1.9 mm indiquant une erreur systématique ou biais minimal très faible, MAE passe de 40 mm à 35.4 mm et RMSE est réduit de 61.4 à 49.5 mm. Les résultats montrent que le KED est le plus approprié par rapport à la RK et surtout le OK pour produire la carte finale des précipitations moyennes annuelles dans le bassin versant du Chéliff, Algérie.