Water Quality Threats, Perceptions of Climate Change and Behavioral Responses among Farmers in the Ethiopian Rift Valley

This work aims to assess water quality for irrigated agriculture, alongside perceptions and adaptations of farmers to climate change in the Main Ethiopian Rift (MER). Climate change is expected to cause a rise in temperature and variability in rainfall in the region, reducing surface water availability and raising dependence on groundwater. The study data come from surveys with 147 farmers living in the Ziway–Shala basin and water quality assessments of 162 samples from groundwater wells and surface water. Most groundwater samples were found to be unsuitable for long term agricultural use due to their high salinity and sodium adsorption ratio, which has implications for soil permeability, as well as elevated bicarbonate, boron and residual sodium carbonate concentrations. The survey data indicate that water sufficiency is a major concern for farmers that leads to frequent crop failures, especially due to erratic and insufficient rainfall. An important adaptation mechanism for farmers is the use of improved crop varieties, but major barriers to adaptation include a lack of access to irrigation water, credit or savings, appropriate seeds, and knowledge or information on weather and climate conditions. Local (development) agents are identified as vital to enhancing farmers’ knowledge of risks and solutions, and extension programs must therefore continue to promote resilience and adaptation in the area. Unfortunately, much of the MER groundwater that could be used to cope with declining viability of rainfed agriculture and surface water availability, is poor in quality. The use of saline groundwater could jeopardize the agricultural sector, and most notably commercial horticulture and floriculture activities. This study highlights the complex nexus of water quality and sufficiency challenges facing the agriculture sector in the region, and should help decision-makers to design feasible strategies for enhancing adaptation and food security

Proportions of Convective and Stratiform Precipitation Revealed in Water Isotope Ratios

Tropical and midlatitude precipitation is fundamentally of two types, spatially-limited and high-intensity convective or widespread and lower-intensity stratiform, owing to differences in vertical air motions and microphysical processes governing rain formation. These processes are difficult to observe or model and precipitation partitioning into rain types is critical for understanding how the water cycle responds to climate changes. Here, we combine two independent data sets – convective and stratiform precipitation fractions, derived from the Tropical Rainfall Measuring Mission satellite or synoptic cloud observations, and stable isotope and tritium compositions of surface precipitation, derived from a global network – to show that isotope ratios reflect rain type proportions and are negatively correlated with stratiform fractions. Condensation and riming associated with boundary layer moisture produces higher isotope ratios in convective rain, along with higher tritium when riming in deep convection occurs with entrained air at higher altitudes. Based on our data, stable isotope ratios can be used to monitor changes in the character of precipitation in response to periodic variability or changes in climate. Our results also provide observational constraints for an improved simulation of convection in climate models and a better understanding of isotope variations in proxy archives, such as speleothems and tropical ice

Analyse de la réponse hydrologique du bassin lacustre de Ziway-Shala (Rift Ethiopien) aux changements du climat et des activités humaines

Le travail présenté ici apporte une meilleure compréhension du fonctionnement hydrologique d'un bassin endoréique d'Afrique tropicale, le bassin de Ziway-Shala (Ethiopie centrale), où les lacs (Ziway, Langano, Abiyata, Shala) sont des éléments essentiels du système hydrologique. Des modèles dynamiques de bilans en eau et en chlore de lac sont couplés avec un modèle hydrologique à l'échelle du bassin versant pour analyser la réponse à la variabilité du climat et aux changements de pratiques d'utilisation de l'eau. La réponse du bassin à différents scénarios de changements du climat et d'activités humaines est abordée par le modèle hydrologique de bassin. Ces scénarios sont ensuite incorporés dans le modèle de lac. Une comparaison des simulations avec ou sans prélèvements d'eau par l'homme montre que la variabilité du climat contrôle les fluctuations inter-annuelles, alors que l'activité humaine affecte l'équilibre du système. Cette étude démontre la grande sensibilité du niveau et de la salinité du lac Abiyata (lac fermé) à de faibles fluctuations de climat et de l'utilisation des sols. L'étude de quelques carottes sédimentaires prélevées dans les lacs montre que des fluctuations limnologiques de beaucoup plus grande amplitude que celles des trois dernières décennies sont survenues au cours des derniers sièclesAIX-MARSEILLE3-BU Sc.St Jérô (130552102) / SudocSudocFranceF

Hydrogéologie des systèmes volcaniques complexes en zone de rift continental: approche couplée géochimique, géophysique et hydrodynamique: Bassin central d'Awash, Rift éthiopien, Ethiopie

Middle Awash basin, located in the complex volcanic centre of the Ethiopian Rift valley, is one of the drought prone areas marked by considerable water supply problems. Due to lack of surface waters, groundwater remains the sole resource supplying water for domestic and livestock. However, its effective use has been hampered due to the complex aquifer system of this basin. In this study, multidisciplinary method has been applied to characterize the hydrogeological system of this complex volcanic basin. The combined results from datasets show two distinct aquifer systems linked to geology and physiographic location. The Ca-alkaline rocks like basalt, ignimbrite, and trachybasalt form aquifers in the mountain regions whereas the Na-alkalne rocks which include scoria, pumice, tuff, and volcanoclastics are main aquifers in rift floor. Ground waters circulating in the highland areas are slightly mineralized and are Ca-Na-HCO3 type. On the other hand, ground waters in the rift floor are Na-HCO3-Cl types and are highly mineralized as well as contain high load of fluoride much higher than the permitted standard. Rivers hydrograph, hydrochemistry, environmental isotope, and 2D tomography are in good agreement showing fast percolation of rainfall and strong interaction between surface waters and ground waters. Result from numerical groundwater flow modeling further indicates the strong interaction between groundwater and surface waters in the form of losing and gaining.Le bassin central d'Awash, situé dans le centre volcanique complexe de la Vallée du Rift éthiopien, est un des secteurs les plus touchés par la sécheresse et par des problèmes considérables d'approvisionnement en eau. En raison du manque d'eau de surface, l'eau souterraine reste la ressource unique fournissant l'eau potable. Cependant, l'exploitation effective de l'eau souterraine s'est heurtée à la méconnaissance du système hydrogéologique complexe de ce bassin. Dans cette étude, une approche pluridisciplinaire a été mise en oeuvre pour caractériser l'hydrogéologie de ce bassin volcanique complexe. Les résultats couplés de l'ensemble des données montrent deux systèmes aquifères distincts liés à la géologie et à la localisation physiographique. Les roches Ca-alcalines comme le basalte, l'ignimbrite et le trachybasalte forment des aquifères dans les régions de montagne tandis que les roches Na-alcalines qui incluent les scories, la pierre ponce, les tufs et les volcanoclastiques constituent les principaux aquifères au niveau du plancher du rift. Les eaux souterraines circulant dans les secteurs montagneux sont légèrement minéralisées et sont de type Ca-Na-HCO3. Par contre, les eaux souterraines du plancher du rift sont de type Na-HCO3-Cl, sont fortement minéralisées et contiennent une charge en fluorure beaucoup plus élevée que les normes permises. Les résultats de diverses approches (hydrogrammes des fleuves, hydrochimie, isotopes environnementaux et tomographie 2D) sont concordants et montrent une percolation rapide des eaux de pluie et une forte interaction entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Les résultats de modélisation numérique confirment la forte interaction eau souterraine - eaux de surface.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF