Microbiotic soil crusts in the Sahel of Western Niger and their influence on Soil POROSITY and water dynamics

International audienceMicrobiotic soil crusts are common features of the surface of fallow land in Western Niger. We investigated the interaction between these microbial covers and the porosity and water dynamics of soils at the surface of a Sahelian landscape. The soil pore system was examined by microscopic observations and mercury porosimetry. The soil water retention capacity was measured using a Richard pressure membrane apparatus. Runoff measurements were performed in situ at a one m2 scale under natural rainfall. Samples with dense cyanobacterial cover had microbially-originated pores ranging from 0.04 and 50 μm in size. These samples also showed higher total soil porosity and retained two to four times more water than samples with thin microbial cover. These properties are closely related to the hydrophobic nature of cyanobacterial components. Final runoff values obtained on densely covered surfaces were significantly higher compared to those measured on surfaces with thin microbial cover due to the geometry of the microbially-originated pore system and its functioning

Experimental study of reinforced soil bunds subjected to horizontal impact

14th International Congress of Rock Mechanics and Rock Engineering, FOZ DO IGUACU, BRESIL, 13-/09/2019 - 18/09/2019Rockfall phenomenon is a common event in mountainous areas and presents a serious risk to the nearby buildings or infrastructure. Different protection measures may be taken depending on the site conditions. A reinforced soil bund can be effective in stopping blocks with relatively high speed and kinetic energy. This article presents the response of three reinforced soil bunds subjected to horizontal impacts. The tests are dimensioned in a reduced scale with a factor of 1/3 by following specific similarity rules and assumptions. A rectangular shape with ratio height/width equal to 2 is chosen aiming to have a lower footprint than the dominating trapezoidal shape of existing soil bunds. In order to find the most efficient design, different reinforcement patterns are installed in each bund. The failure mechanisms and the role of the reinforcements are observed with several instrumentations

How surface properties influence mineral dust emissions in the Sahelian region ? A modelling case study during AMMA

Tropical mesoscale convective systems (MCSs) are a prominent feature of the African meteorology. A continuous monitoring of the aeolian activity in an experimental site located in Niger shows that such events are responsible for the major part of the annual local wind erosion, i.e. for most of the Sahelian dust emissions [Rajot, 2001]. However, the net effect of these MCSs on mineral dust budget has to be estimated: on the one hand, these systems produce extremely high surface wind velocities leading to intense dust uptake, but on the other hand, rainfalls associated with these systems can efficiently remove the emitted dust from the atmosphere. High resolution modelling appears as a relevant approach to correctly reproduce the surface meteorology associated with such meteorological systems [Bouet et al., submitted]. The question now arising concerns the reliability of surface characteristics available for the Sahelian region, especially soil texture and surface roughness, which are critical parameters for dust emissions. Contrary to arid regions, which are now well documented, data is still missing to correctly characterize semi-arid regions like the Sahel. This is in particular due to the well pronounced annual cycles of precipitations and vegetation in these regions and to the impact of land-use on surface properties. This study focuses on a case study of dust emission associated with the passage of a MCS observed during one of the Special Observing Periods of the international African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA – SOPs 1-2) program. The simulations were made using the Regional Atmospheric Modeling System (RAMS, Cotton et al. [2003]) coupled online with the dust production model developed by Marticorena and Bergametti [1995] and recently improved by Laurent et al. [2008] for Africa. The sensitivity of dust emission associated with the passage of the MCS to surface features is investigated using different data sets of surface properties (Harmonized World Soil Database, HWSD) and land-use (GLOBCOVER). In-situ measurements of dust concentrations (both ground-based and airborne), and of dust emission flux are used to validate the simulations

Mapping the physico-chemical properties of mineral dust in western Africa: mineralogical composition

International audienceIn the last few years, several ground-based and air-borne field campaigns have allowed the exploration of theproperties and impacts of mineral dust in western Africa,one of the major emission and transport areas worldwide.In this paper, we explore the synthesis of these observationsto provide a large-scale quantitative view of the mineralogi-cal composition and its variability according to source regionand time after transport.This work reveals that mineral dust in western Africa is amixture of clays, quartz, iron and titanium oxides, represent-ing at least 92 % of the dust mass. Calcite ranged between0.3 and 8.4 % of the dust mass, depending on the origin. Ourdata do not show a systematic dependence of the dust min-eralogical composition on origin; this is to be the case as, inmost of the instances, the data represent the composition ofthe atmospheric burden after 1–2 days after emission, whenair masses mix and give rise to a more uniform dust load.This has implications for the representation of the mineraldust composition in regional and global circulation modelsand in satellite retrievals.Iron oxides account for 58±7 % of the mass of elementalFe and for between 2 and 5 % of the dust mass. Most of themare composed of goethite, representing between 52 and 78 %of the iron oxide mass. We estimate that titanium oxides ac-count for 1–2 % of the dust mass, depending on whether thedust is of Saharan or Sahelian origin.The mineralogical composition is a critical parameter forestimating the radiative and biogeochemical impact of min-eral dust. The results regarding dust composition have been used to estimate the optical properties as well as the iron frac-tional solubility of Saharan and Sahelian dust.Data presented in this paper are provided in numeri-cal form upon email request while they are being turnedinto a public database, the Dust-Mapped Archived Proper-ties (DUST-MAP), which is an open repository for compo-sitional data from other source regions in Africa and world-wide

Comportement de l'interface barre - scellement d'un ancrage passif scellé au rocher : étude numérique

La compréhension du comportement des ancrages passifs scellés au rocher nécessite de définir celui de l'interface barre-scellement. Sollicitée en cisaillement, différents mécanismes de rupture interviennent suivant les conditions de confinement. Or les modèles issus des études expérimentales se limitent à un comportement tangentiel sans considérer l'influence de paramètres comme l'épaisseur de scellement ou la rigidité de la roche. Cette étude présente une approche numérique pour étudier le comportement tangentiel de l'interface barre-scellement en tenant compte du comportement radial. Pour cela, des essais d'arrachement sur de faibles longueurs de barres scellées ont été reproduits numériquement. Une attention particulière a été portée à la définition du comportement du matériau de scellement afin de reproduire les différents mécanismes de rupture possibles. Pour décrire le comportement en traction, ainsi que celui en compression, l'effet d'échelle a été pris en compte. La confrontation entre les résultats numériques et expérimentaux permet de valider ce modèle numérique. Ce dernier va être utilisé pour effectuer une étude paramétrique du comportement tangentiel de l'interface en faisant varier les conditions de confinement

Erosion éolienne dans les régions arides et semi-arides africaines : processus physiques, métrologie et techniques de lutte

Les régions arides du sud de la Tunisie sont des zones naturellement très sensibles à l'érosion éolienne. Non seulement les précipitations dans ces régions sont faibles (inférieures à 200 mm), mais les sols sont fins, sableux et peu profonds, c'est-à-dire facilement érodables par le vent. L'utilisation de nouvelles techniques agricoles à la place des techniques traditionnelles a conduit à une augmentation de l'érosion éolienne dans ces régions. Par exemple, l'augmentation croissante de l'utilisation de la déchaumeuse à disques a eu d'importantes conséquences sur la dégradation des champs en modifiant la structure des sols et les caractéristiques de leur surface. Le présent travail de modélisation est centré sur la quantification de la déflation éolienne à l'échelle du sud tunisien en vue de déterminer en particulier les zones les plus sensibles à ce phénomène pour des objectifs de diagnostic et de stratégie de lutte efficace contre l'érosion éolienne. Les flux d'érosion éolienne sur le sud de la Tunisie ont été simulés pour l'année 2008 à une résolution de 10 km x 10 km en prenant en compte le type d'usage des sols et les pratiques agricoles associées à l'aide du modèle d'érosion éolienne Dust Production Model (DPM, Marticorena et Bergametti [1995] ; Alfaro et al. [1998]). Afin de prendre en compte les différents types d'outils agricoles utilisés sur le domaine étudié, les paramétrisations du seuil et du flux d'érosion éolienne en fonction des caractéristiques des billons de labour (hauteur et espacement) développées par Kardous et al. [2005a ; b] ont été intégrées au DPM. [...

Evolution des paysages Sahélines au cours des six dernières décennies dans la région de Niamey : de la disparition de la brousse tigrée à l'encroutement de surface des sols

International audienceIn the Sahel, the rapid increase of the population during the last decades and the climate variation lead to an important environmental degradation. This work aims to measure the impacts of the human pressure on ecosystem during the six last decades. A diachronic cartography of a 100 km² area close to Niamey was done with aerial photographs (1950 and 1975) and GPS measurements (2009). Results showed that the tiger bush vegetation was completely cleared between 1950 and 2009 while the fallow decreases from 7 % to 1 %. In the sandy valley, the increase of cultivated fields from 20,7 % (1950) to 69,4 % (1975) favoured wind and water erosions which allowed surface soil crusting. Between 1975 and 2009, the bare crusted soil dramatically developed at the expense of the cultivated area which represents only 54,4 % of the studied area. The valleys are going to be overloaded because of high sedimentation rate (> 4 cm per year).Au Sahel, l'explosion démographique de ces dernières décennies et les variations climatiques ont provoqué d'importants changements environnementaux. L'objectif de ce travail est de mesurer les impacts de la pression anthropique sur les écosystèmes dans la région de Niamey au cours des six dernières décennies. L'étude est fondée sur une cartographie diachronique d'une aire de 100 km² située près de Niamey au moyen de photographies aériennes (1950 et 1975) et relevés au GPS (2009). Il est apparu ainsi qu'entre 1950 et 2009, la végétation de la brousse tigrée a été complètement déboisée. Dans les vallées sableuses, les surfaces cultivées ont connu une extension passant de 20,7 % à 69,4 % entre 1950 et 1975. Ceci a favorisé l'emprise des érosions hydrique et éolienne qui ont abouti à une dégradation des terres par encroûtement des sols. Celui-ci est à l'origine de la baisse des surfaces cultivées entre 1975 et 2009 (de 69,4 % à 54,4 %). Dans les bas- fonds, la tendance est au comblement du fait d'un taux de sédimentation de plus de 4 cm par an

The AMMA mulid network for aerosol characterization in West Africa

Three ground based portable low power consumption microlidars (MULID) have been built and deployed at three remote sites in Banizoumbou (Niger), Cinzana (Mali) and M'Bour (Senegal) in the framework of the African Monsoon Multidisciplinary Analyses (AMMA) project for the characterization of aerosols optical properties. A description of the instrument and a discussion of the data inversion method, including a careful analysis of measurement uncertainties (systematic and statistical errors) are presented. Some case studies of typical lidar profiles observed over the Banizoumbou site during 2006 are shown and discussed with respect to the AERONET 7-day back-trajectories and the biomass burning emissions from the Combustion Emission database for the AMMA campaign

Evolution des paysages Sahélines au cours des six dernières décennies dans la région de Niamey : de la disparition de la brousse tigrée à l'encroutement de surface des sols

International audienceIn the Sahel, the rapid increase of the population during the last decades and the climate variation lead to an important environmental degradation. This work aims to measure the impacts of the human pressure on ecosystem during the six last decades. A diachronic cartography of a 100 km² area close to Niamey was done with aerial photographs (1950 and 1975) and GPS measurements (2009). Results showed that the tiger bush vegetation was completely cleared between 1950 and 2009 while the fallow decreases from 7 % to 1 %. In the sandy valley, the increase of cultivated fields from 20,7 % (1950) to 69,4 % (1975) favoured wind and water erosions which allowed surface soil crusting. Between 1975 and 2009, the bare crusted soil dramatically developed at the expense of the cultivated area which represents only 54,4 % of the studied area. The valleys are going to be overloaded because of high sedimentation rate (> 4 cm per year).Au Sahel, l'explosion démographique de ces dernières décennies et les variations climatiques ont provoqué d'importants changements environnementaux. L'objectif de ce travail est de mesurer les impacts de la pression anthropique sur les écosystèmes dans la région de Niamey au cours des six dernières décennies. L'étude est fondée sur une cartographie diachronique d'une aire de 100 km² située près de Niamey au moyen de photographies aériennes (1950 et 1975) et relevés au GPS (2009). Il est apparu ainsi qu'entre 1950 et 2009, la végétation de la brousse tigrée a été complètement déboisée. Dans les vallées sableuses, les surfaces cultivées ont connu une extension passant de 20,7 % à 69,4 % entre 1950 et 1975. Ceci a favorisé l'emprise des érosions hydrique et éolienne qui ont abouti à une dégradation des terres par encroûtement des sols. Celui-ci est à l'origine de la baisse des surfaces cultivées entre 1975 et 2009 (de 69,4 % à 54,4 %). Dans les bas- fonds, la tendance est au comblement du fait d'un taux de sédimentation de plus de 4 cm par an