Les milieux secs confrontés à la désertification à travers les traumatismes de l'érosion éolienne

Les milieux secs sont confrontés au problème de la désertificationdésertification, c'est à dire de dégradation environnementale engendrée à la fois par des fluctuations climatiques et par des activités humaines. L'érosion éolienneéolienne est un des mécanismes les plus sévères de cette dégradation, notamment par l'appauvrissement textural et structural des sols en majorité sableux et par le déplacement de volumes élevés de sablesable déposés dans des secteurs où ils sont gênants. En milieux secs, les effets du ventvent sont omniprésents.

Comprendre la dynamique éolienne et en juguler les effets traumatisants exige de replacer chaque secteur à protéger dans le Système Global d'Action Eolienne (SGAE). La théorie du SGAE a été lancée en 1972 (Mainguet). Décrite comme une unité dynamique d'échelle synoptique balayant à l'interface sol-atmosphèreatmosphère l'ensemble du Sahara et du Sahel selon une résultante nord-sud. Elle met en évidence l'existence de flux éoliens transporteurs de sable (discontinus dans le temps et l'espace) mais le long de plusieurs centaines de kilomètres, comme celui qui relie la Libye au Tchad, se divise en deux branches pour contourner le massif du Tibesti, puis relie l'erg du Ténéré à l'Aïr et, à travers le Tamasna au sud-est de l'Adrar des Iforas au Mali, se dirige vers la boucle du Niger. D'autres flux éoliens traversent le Sahara à partir de ses marges nord jusqu'à la zone sahélienne.

Un Système Global d'Action Eolienne est composé de trois unités principales différenciées par leur budget sédimentaire qui se succèdent selon la direction du vent : une aire à budget sédimentaire négatif par le départ de particules, une aire de transport de particules et une aire à budget sédimentaire positif par l'accumulation de particules. Dans chacune peuvent s'emboîter des échelles locales plus petites. La perception du système, vu sa taille, nécessite de recourir à l'utilisation des images satellitales.

Budget sédimentaire (BS) en milieux sableux saharo-sahélien

A - Aire de départ du matériel éolien

L'aire de départ (ou aire source) est un secteur de déflation où prédominent les processus d'érosion et d'exportation de particules. Les effets du vent diffèrent selon le substratsubstrat :

- en milieux rocheux nu se produisent des simples phénomènes d'usure appelés "corrasion" façonnant des kalutskaluts;
- en milieux alluvio-caillouteux le vent emporte la matrice sableuse en laissant des galets façonnés en dreikanterdreikanter
- et en milieu sableux le vent opère un vannage qui, à l'échelle géologique, laisse au stade terminal un pavage de déflation.

Paradoxalement, en milieu semi-aride, l'érosion participe au façonnement d'édifices éoliens individuels ou coalescents comme les dunes paraboliques qui résultent d'un processus de déflation dans des sables à topographie monticulaire fixés par un tapis végétal.

Propre aux aires d'exportation dominante, le cordon longitudinal est une dune d'érosion dans une nappe sableuse épaisse et dont l'axe est parallèle au vent dominant. D'après Jordan (1964) ce sont les dunes les plus représentées de la planète allant même jusqu'à représenter 72 % des aires sableuses du Sahara ! Ceci confirme l'hypothèse que le Sahara est un désertdésert qui se vide de son sable depuis au moins l'HolocèneHolocène (10. 000 BP).

Ce mécanisme d'exportation du sable saharien, à l'échelle géologique de temps, a nourri les nappes sableuses du Sahel, grenier à mil de la zone sahélienne. Les cordons longitudinaux peuvent atteindre quelques centaines de kilomètres de long et une largeur de 200 à 1500 m. Ils sont séparés par des couloirs de déflation de 500 à 3500 m de large. Vifs en milieu aride et hyperaride, leur stabilité est atteinte lorsqu'ils sont couverts d'un pavage de déflation composé de particules grossières.

En Mauritanie, c'est à dire au sud du Sahara, la réactivationréactivation des cordons longitudinaux libère de nos jours du sable qui, remanié localement, donne une nouvelle génération de sifssifs qui s'allongent obliquement aux cordons traversant les couloirs interdunaires, où ils sont canalisés et remaniés en édifices barkhaniques où en voiles sableux actifs. Le sable transite alors dans les couloirs interdunaires où les installations humaines créent des obstacles favorisant son blocage, multipliant les risques d'ensablement. Dans l'erg mauritanien du Trarza, les populations sont obligées de fuir les espaces interdunaires -autrefois utilisés comme pistes et aires de pâturage- progressivement comblés par du matériel de réactivation locale. Ce phénomène est entretenu par la population qui, fuyant les dépressions interdunaires et le sable en transit, s'installe sur les cordons longitudinaux, détruisant la structure des sols rouges hérités de paléoclimats plus humides, libérant encore plus de matériel mobilisable par le vent.

B - Aire à dominante de transport éolien

A l'interface sol-atmosphère, le sable est transporté par relais durant de longues années (millénaires) sur de grandes distances le long de chenaux d'écoulements hiérarchisés qui donnent la tentation de parler de rivières de sable. Le long des flux de transport la rugosité peut s'accroître et l'aire devient localement une aire de dépôt. Le long d'un même courant, dans des vents d'origine saharienne, le matériel déposé sur les bordures des déserts n'a pas forcément la même origine lointaine; il a pu être pris en charge partout le long du courant. Le sable migre soit sous forme de grains de sable, de voile de saltation soit sous forme de dunes.

C - Aire d'accumulation sableuse

Une aire d'accumulation sableuse est celle où prédominent les processus de sédimentationsédimentation. Elle peut être au terminus du SGAE ou exister localement lorsque le vent rencontre une cause de freinage. Le vent transporteur de sable, face à une contre-pente suffisante pour annuler la composante verticale du vent qu'elle a elle-même engendrée, dépose son sable sur la pente si celle-ci est faible ou sous forme de dune d'écho à une certaine distance de l'obstacle si la pente est forte jusqu'à la verticale. Une dune d'écho, en augmentant de volume, devient une dune remontante qui s'appuie sur le versant, franchit son sommet et en s'allongeant encore, devient une dune linéaire (ou sif).

Dans cette aire d'accumulation les préoccupations de lutte contre l'ensablement sont majeures. Là encore, c'est la typologie des édifices éoliens qui permet de définir la nature du budget sédimentaire. Ainsi, dans une aire d'accumulation se côtoient, selon les régimes éoliens : des barkhanesbarkhanes, des sifs, des ghourdsghourds, édifices qui ont plusieurs rôles : réservoirs de sable, dunes de transport (excepté le ghourd qui est une dune immobile) et surtout des édifices d'accumulation de sable.

La genèse d'une barkhane, qui appartient à la famille des dunes transverses, c'est à dire alignées perpendiculairement à la direction éolienne dominante, exige un régime éolien monodirectionnel. Elle migre selon la direction de son axe de symétrie dans le sens du vent de la face convexeconvexe à la face concaveconcave de l'édifice. A cause de sa mobilité la barkhane est dangereuse pour les infrastructures humaines, elle recoupe les routes et voies ferrées ou s'accumule au vent des constructionsconstructions et des villages situés sur sa trajectoire. Les édifices sont ralentis par le couvert végétal ou la micro-rugosité édaphiqueédaphique, ils deviennent alors des chaînes barkhaniques et des chaînes transverses formant de vastes ergs de dépôt : l'Aoukar en Mauritanie en est un exemple.

- Les sifs ou dunes linéaires, au profil effilé et sinueux, naissent en régime éolien bidirectionnel. Ils sont obliques aux deux vents dominants. Le matériel sableux qui les compose migre en traversant leur crête parallèlement au pied de leur versant. Le bas des versants et la base des sifs se comportent comme de véritables rails de transport de sable, d'où leur étroitesse permanente et leur dynamique privilégiée d'allongement. Ils atteignent plusieurs dizaines de kilomètres de long, quelques dizaines de mètres de large et une hauteur de 20-30 m. Les sifs de la périphérie de Nouakchott se sont allongés de 450 m entre 1984 et 1991. Ils migrent, dans le sens de la résultante des vents qui les façonnent, par ondulation latérale de leur corps. Lorsqu'ils sont proches les uns des autres, les basculements saisonniers peuvent les rendre coalescents et aboutir à des édifices complexes en forme de tresse ou de bouquet de sifs. L'allongement de ces dunes les rend dangereuses pour les infrastructures humaines : elles barrent la Route de l'Espoir en Mauritanie. Les sifs ne migrent pas mais s'allongent de manière durable et obstruent les voies de communication ou les canaux lorsque ceux-ci leur sont perpendiculaires.

- Les ghourds, édifices d'accumulation les plus hauts de la planète (jusqu'à 400 m de hauteur) sont des dunes pyramidales à trois ou quatre bras d'une envergure de 500 à 3 000 m, façonnées par de vents dont le régime est pluridirectionnel. La juxtaposition de ghourds aboutit à des champs ghourdiques dont les édifices peuvent être alignés selon une direction transverse par rapport au vent principal ou alignés parallèlement au vent principal comme à l'amont vent du Grand Erg de Bilma.

Ce sont des réservoirs de sable : au Maroc la "dune mère" - N'Teguedei de la vallée du Draa - nourrit un train de barkhanes qui ensable la vieille oasis de Tinfou. Ces dunes sont une plaie pour les activités humaines : le balancement saisonnier de leur bras divergents gêne le passage de tout axe de communication.

Les modes de transport éoliens des particules

La prise en charge des particules éoliennes (ou déflation) opère par vannage des particules (tri selon la granularité des grains) qui, une fois en mouvement, sont responsables de la corrasion : usure des roches ou des feuillages par abrasionabrasion mécanique. Cette prise en charge et la mise en mouvement des particules de sable par le vent exige une vitessevitesse supérieure à la vitesse de frictionfriction, généralement estimée à 4 m/s pour un substrat de particules entrant dans la compétence éolienne (les sables éoliens ont des modes compris entre 125 et 250 micromètresmicromètres).

Le transport par le vent affecte les particules depuis la taille des poussières jusqu'à deux millimètres de diamètre sur des distances de déplacement de plusieurs milliers de kilomètres à quelques mètres.

Le transport éolien en suspension

La suspension -ou diffusiondiffusion turbulente- est le mode de transport des particules de 1 à 100 micromètres organiques et minérales : argilesargiles, limonslimons, silts, sablons et produits chimiques. Elle est en mesure de les transporter sur des distances intercontinentales et des altitudes de 3 à 4 000 m. Les particules inférieures à 20 micromètres, par exemple les poussières volcaniques, restent en suspension de nombreux mois et font plusieurs fois le tour de la Terre.

Soulignons que les poussières éoliennes jouent un rôle positif dans la pédogenèsepédogenèse et la fertilisation d'aires situées très loin de leur aires de départ. A la Barbade (Antilles) le volume annuel de poussières déposées s'est accru de 8 à 42 g/m² entre 1967 et 1973; alors que pendant cette période, les vents de poussières augmentaient en zone saharo-sahélienne. En 1998, en Chine, une tempêtetempête de poussières de 6 jours a transporté des loessloess de la région d'Urumchi jusque dans la ville de Guilin, distante de plus de 2000 km. Le diamètre des particules éoliennes est décroissant dans la direction éolienne depuis la Chine de l'est jusqu'au Japon. Ceci témoigne donc de l'attention particulière qui doit être portée aux retombées de poussières éoliennes participant à la pédogenèse de l'archipelarchipel japonais et de la Corée, où les parcelles cultivables sont rares !

A l'échelle de l'Afrique, le Sahara est une région qui s'appauvrit en particules finesparticules fines exportées vers le continent sud américain, le Groenland et l'Europe, mais aussi redistribuées plus régionalement vers la forêt tropicaleforêt tropicale du Golfe de Guinée, participant ainsi à la fertilisation des sols de la forêt équatoriale. Depuis les années de sécheressesécheresse dans le Sahel (1973-1986), le nombre de jours de vents de poussières (déterminés comme jours où la visibilité est inférieure à 1000m) a beaucoup augmenté. Ces vents de poussières sont responsables de perturbations dans la circulation aérienne et terrestre, du fait de la faible visibilité et la santé des personnes en affectant les systèmes respiratoires et cardio-vasculaires.

Le transport éolien par saltation

Le terme de saltation à été utilisé pour définir le déplacement des particules dans l'eau. Le vent étant comme l'eau un fluide, le terme de saltation s'est appliqué au mouvement des particules dans l'airair et désigne le déplacement des grains de sable par bonds successifs. Elle affecte les particules de 100 à 600 micromètres. Le mouvement amorcé par le vent est en partie auto-entretenu par la collision créée par la chute des grains de sable sur le substrat, propulsant ainsi d'autres particules sableuses qui, à leur tour, retombent quelques centimètres à quelques mètres plus loin et soulèvent de nouveaux grains de sable. Le déplacement des grains de sable s'effectue à une hauteur inférieure à 50 cm mais il peut atteindre 2 m lorsque croît la rugosité du substrat (regreg de galets). La saltation est traumatisante pour la végétation, compte tenu de l'abrasion due au bombardement répétitif des grains sur les feuilles et la tige des végétaux. A une échelle microscopique le sable en saltation crée des lésions sur la cuticulecuticule cireuse formant l'épidermeépiderme des feuilles et conduit à augmenter l'évapotranspiration des plantes. Les feuilles traumatisées se dessèchent plus vite que les feuilles saines. Sur les boutons floraux, les effets provoquent un arrêt de la floraison; la pollinisation est affectée par des vents violents, desséchants et dispersants; les fruits peuvent aussi être endommagés : avec des vents de plus de 6 à 7 m/s apparaissent des scarifications; des vents de 10 à 12 m/s font tomber les fruits. Des vents turbulents et de plus de 12 m/s provoquent des verses dans les champs de céréalescéréales faisant chuter la production de 40%. Des graines ou des plantes adultes basses peuvent être enterrées sous des dépôts sableux ou, à l'inverse, déracinées. Les graminéesgraminées sont sensibles à des vents de 6 m/s tandis que les plantes ligneuses sont endommagées lorsqu'ils atteignent 12 m/s. Les vents affectent également les activités chimiques des plantes.

Le transport éolien par la traction et le roulage

Ce sont des modes de transport des particules de sable trop grossier (diamètre supérieur à 630 micromètres) pour être soulevées par le vent. Le vent est néanmoins capable de déplacer des blocs ou des galets par ripage.

Lors du déplacement des particules éoliennes, un tri granulométrique s'opère en fonction de la taille décroissante selon la direction éolienne. Ce tri s'effectue au cours du transport et joue un rôle considérable sur la redistribution des sols avec soit un appauvrissement par érosion soit un enrichissement par apport de fines et de particules organiques. Ceci a des conséquences sur la redistribution spatiale des populations qui abandonnent des terres devenues stériles par exportation éolienne pour de nouvelles terres. De nombreuses aires marginales ont ainsi été mises en culture au Nord Sahel où l'érosion et la fuite des sols s'est déjà amorcée.