7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

7.1 Introduction...... 325 7.2 Origine des données ...... 329 7.3 Critères de segmentation...... 329 7.4 Métriques utilisées ...... 339 7.5 Principaux résultats...... 342 7.5.1 Identification des ‘segments de raccord’...... 342 7.5.2 Morphologie côtière...... 342 7.5.3 Répartition de la population...... 347 7.5.4 Répartition de l’écoulement spécifique...... 354 7.5.5 Répartition des flux d’azote total ...... 362 7.6 Importance des mers régionales ...... 365 7.6.1 Identification des mers régionales...... 365 7.7 Premières conclusions et perspectives...... 367 7.7.1 Importance de la zone côtière...... 367 7.7.2 Hétérogénéité des flux spécifiques...... 367 7.7.3 Mers régionales et bordures des continents...... 369 7.7.4 Perspectives...... 369

7.1 Introduction

Deux approches parallèles ont été utilisées pour étudier les relations continents – océans au travers des apports fluviaux. D’une part (i) les géographes de la fin du XIXème siècle se sont attachés à déterminer la part des écoulements fluviaux vers les régions internes du globe (endorheisme) et à carter les régions totalement privées d’écoulement (arheisme), d’autre part il y a (ii) les géochimistes travaillant sur les fleuves et calculant les apports pour un petit nombre d’entre eux, de préférence les plus grands bassins. Les premiers (BERGHAUS 1891, DE MARTONNE 1950-55, KORZOUN et al. 1978, SCHOTT 1936, SUESS 1888) ont établi des cartes globales séparant dans chaque continent les régions endo- et exorheiques ; les régions arheiques étant le plus souvent confondues avec des régions endorheiques, notamment par les auteurs soviétiques, comme au Sahara. On dispose ainsi d’une dizaine de grandes régions d’écoulement qu’on peut encore diviser par bassin océanique (Ex. : Atlantique Ouest, Océan Arctique) ou par

325 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans mer régionale (Mer Noire, Méditerranée, Golfe Persique, etc.), soit une vingtaine de régions naturelles, encore assez grandes et pas très bien limitées selon les auteurs. Les géochimistes quant à eux suivent quelques dizaines, au mieux quelques centaines de bassins fluviaux de taille très variable (10 000 à 6,4 millions de km2) qu’ils s’appliquent ensuite à extrapoler à l’ensemble du globe. D’autre part, lorsqu’on examine les atlas du monde, en particulier les atlas hydrographiques et océanographiques, on remarque qu’ils sont généralement schizophrènes : les premiers ne concernent que les bassins continentaux et masquent complètement le relief sous-marin, les deuxièmes détaillent la morphologie sous-marine, les courants, les températures mais laissent en général les continents vides de toute information. Il est ainsi difficile de visualiser et d’individualiser les relations continents – océans dans toute leur dimension. Des cartes ou des globes montrant le relief sous-marin de même que le relief continental, comme le globe préparé par la National Geographic Society (1974), sont difficiles à trouver et donc rares et précieux. Une exception notable doit être soulignée : il s’agit de l’Atlas mondial de Géographie Physique (Académie des Sciences Sovietique, GERASIMOV et al. 1964), ouvrage remarquable dans lequel chaque carte est à la fois documentée sur les continents et les océans. Malheureusement les géographes soviétiques ne disposaient pas à cette époque du SIG et des données à l’échelle globale (climat, relief, écoulement, etc.) que nous avons aujourd’hui.

Nous avons donc repris la question des relations continents – océans à la base en segmentant la zone côtière en une centaine de segments exorheiques – les parties endorheiques n’étant pas concernées par les apports vers les océans – les plus homogènes possibles, de 1 000 à 2 000 km de longueur, typiquement définis à la fois par des critères continentaux et océaniques (voir illustration schématique à la Figure 7-1). Une fois définis, les bassins versants de ces segments côtiers ont été déterminés à la résolution de 0,5° que nous avons déjà utilisée par ailleurs, puis leurs caractéristiques morphologiques, hydrologiques, lithologiques (MEYBECK et al. en préparation). Un premier jeu d’application de cette segmentation concerne les flux d’eau, d’azote et de matières en suspension aux océans (DÜRR et al. en préparation).

326 7.1 Introduction

Water tower

EXORHEIC ENDO- EXORHEIC RHEIC River inputs

Virtual basin Lithology, relief, y Area runoff, river networks y Lithology & other data y Discharge / runoff y Fluxes (sediments, this work - chapters 1 - 6 Endo- N inputs) rheic y Pressures (population) Segmentation of the coastal zone, n ≈ 150 Regional segments with delineated Homogeneous Coastal Sea exorheic catchment basins regions ? Segments

Coastal Coastal basins Segment characteristics & fluxes

Coastal ribbon ‘Masked’ part of river basin concerning material fluxes due to trapping by lakes characteristics

Figure 7-1 : Représentation schématique du concept de la segmentation côtière. Les segments sont définis pour représenter une homogénéité maximale des régions côtières. Différentes applications sont proposées dans ce chapitre pour mettre en valeur les caractéristiques des bassins côtiers et leurs rubans côtiers.

Notre démarche de régionalisation se distingue des autres essais en cours de la façon suivante : • Nous définissons un ensemble de critères purement physiques et géographiques qui permettent d’effectuer facilement des regroupements de bassins côtiers pour déterminer des flux par océans, continents ou régions. Les grands segments côtiers (Ex. : côte du Pérou – Chili, côte sibérienne) utilisés par les programmes GIWA (Global International Water Assessment) sont ici segmentés et aucun segment n’est à cheval sur deux continents, ou sur une mer régionale et un océan ouvert. De même, les grandes îles comme la Nouvelle Guinée ne sont pas découpées suivant des critères politiques : dans la banque de données d’ESRI, l’Irian Jaya est attribuée à l’Asie et le Papua New Guinea à l’Australie ! 327 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

• Par rapport au LME (Large Marine Ecosystems) nous avons une résolution spatiale beaucoup plus fine (0,5° soit 50 km à l’équateur) avec une attention extrême sur les archipels côtiers.

• Par rapport à l’Atlas de Géographie Physique (GERASIMOV et al. 1964) toute cellule continentale est reliée au travers de l’écoulement de surface à sa cellule terminale située dans un lac terminal (Ex. : Aral, Caspienne, Tchad, etc.) ou sur la côte océanique. Inversement à chaque cellule côtière correspond un bassin versant amont. Nos segments côtiers sont définis par deux cellules extrêmes, le bassin versant est donc l’ensemble des bassins correspondant aux cellules côtières situées entre elles. Nous utilisons la numérisation des réseaux fluviaux à 0,5° établie par l’Université du New Hampshire (VÖRÖSMARTY et al., 2000 a et b). Ces réseaux concernent l’ensemble de l’écoulement potentiel des continents, celui qui aurait lieu si la pluie était en excès partout. Ils ont été changés et adaptés pour quelques bassins, notamment des bassins endorheiques, comme décrit dans les chapitres 2.5 et 6.

• Par rapport à DE MARTONNE (1950-55) et au Soviet IDH Committee nous distinguons systématiquement l’endorheisme, lié à la position de la cellule terminale du système d’écoulement considéré, de l’arheisme. Celui-ci est défini comme un écoulement anormal moyen inférieur à 3 mm/an, déterminé par le modèle global de l’université du New Hampshire validé par les mesures de débits du Global Runoff Data Center (GRDC à Koblenz) (FEKETE et al. 1999). • Par rapport à la typologie en cours dans le programme IGBP-LOICZ (LOICZ 1996, 2000, MAXWELL & BUDDEMEIER 2002, PERNETTA & MILLIMAN 1995) nous effectuons ici un regroupement de cellules côtières qui ont en général des caractéristiques très proches les unes des autres c’est-à-dire que la variabilité intra-segment est nettement plus faible que la variabilité inter- segment en particulier sur les écoulements, la température de l’air, en général sur la lithologie. La typologie de LOICZ est plutôt une description fine de millions de cellules côtières (c’est-à-dire une base de données à 0,5°) plutôt qu’une ré-agrégation de ces cellules, ce qui définit une typologie.

• Par rapports aux géomorphologues continentaux (SNEAD 1980, BRIDGES 1990, SUMMERFIELD 1991) ou marins (VANNEY 1991, PERNETTA 1994, LEIER 2001) nous nous sommes efforcés de relier les grandes régions naturelles du globe des deux domaines dans les bassins côtiers : la région des Grands Lacs en Afrique est ainsi reliée très expressément à la Mer Ionienne et à la Méditerranée Orientale. Ces liens sont présentés systématiquement à l’Annexe IV et aux Table 7-1, Table 7-2, Table 7-3, Table 7-4, Table 7-5 et Table 7-6.

328 7.2 Origine des données

7.2 Origine des données Nous avons utilisé les bases suivantes, en grande partie mises à notre disposition par C. Vörösmarty, P. Green, B. Fekete et R. Lammers (UNH) – voir aussi chapitre 2 :

- Réseau hydrologique potentiel (VÖRÖSMARTY et al. 2000 a et b), modifié et adapté

- Ecoulement superficiel (FEKETE et al. 1999 et 2001) ; la valeur pour le Yukon semble trop élevée (1 508 km3/an), elle a donc été remplacée par la valeur de la base de données GLORI (MEYBECK & RAGU 1995 et 1997) qui est de 200 km3/an - Elévations (GTOPO 30 – USGS EDC 1996)

- Climats (Zones de climat d’après KÖPPEN 1931, données digitales d’après LEEMANS & CRAMER 1991, transmis par P. Green et distribuées par la FAO)

- Température (WILLMOTT-MATSUURA, données à la résolution de 30 min – WILLMOTT & MATSUURA 1995 et 2000) - Lithologie : pour ce travail voir le chapitre 3

- Classes de relief (MEYBECK et al. 2001) - Relief sous-marin (GTOPO 30 – USGS EDC 1996 – données de bathymétrie transmises par C. HEINZE)

- Population contemporaine en 1995 (VÖRÖSMARTY et al. 2000 c)

- Flux d’azote total pré-industriel et contemporain (GREEN et al. 2003)

- Flux de sédiments (MES) (LUDWIG & PROBST 1998)

7.3 Critères de segmentation

Les critères de segmentation (Ci) sont multiples ; ils ont été utilisés dans l’ordre suivant :

C1 – Les segments s’arrêtent aux limites naturelles des continents et des océans (voir Figure 7-2 et Figure 7-3. L’Europe s’étend jusqu’à la crête des monts Oural, à la limite des bassins Volga – Oural, et à la crête nord du Caucase. L’Asie s’arrête au large de l’Irian Jaya (Nouvelle Guinée), reliée à l’Australie pour former l’Australasie. L’Amérique du Nord comprend le Groenland, glacé à plus de 90 %. L’Antarctique n’est pas considéré dans cette première segmentation qui s’adresse aux écoulements fluviaux et souterrains.

C2 – Les grands caps forment des limites naturelles pour autant qu’ils soient prolongés en mer par des crêtes ou rides sous-marines.

C3 – En absence de saillie morphologique sur la côte nous avons considéré le relief sous-marin de façon à relier les bassins continentaux à des bassins récepteurs sous-marins, notamment 329 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

pour les transferts sédimentaires. Le cas le plus marquant est la division de la côte ouest du Deccan en deux parties en tenant compte de la crête sous-marine de la Maldive Ridge.

C4 – Dans une région à fort gradient d’écoulement hydrique (Ex. : Afrique de l’Ouest) les limites ont été placées de façon à définir les segments les plus homogènes possibles.

C5 – Dans une région côtière où les courants sont divergents la limite de segmentation a été placée au niveau de la divergence (Ex. : segmentation entre l’embouchure de l’Amazone et la pointe nord-est du Brésil ; segmentation entre l’Afrique du Sud et le Mozambique).

C6 – Dans quelques cas la segmentation a été placée à la limite de deux plaques tectoniques (côte Pacifique Nord californienne, d’Amérique centrale et du Chili).

C7 – Enfin dans certaines régions à la charnière de plusieurs continents ou d’océans des segments côtiers de raccord ont dû être définis : ils sont en général beaucoup plus petits que les autres ne comprenant parfois que quelques cellules (Ex. : South Timor). Ces segments de raccord ne sont pas considérés dans les distributions statistiques des caractéristiques des segments côtiers (Ex. : écoulement ou densité de population). Par contre ils sont bien sûr utilisés dans les bilans régionaux ou globaux (apports à l’océan, population globale, etc.).

Dans la grande majorité des cas les segments côtiers correspondent à des bassins bien définis, cohérents et homogènes. Quelques cas délicats demeurent : ils ont été laissés comme tels dans la banque actuelle (tous les noms ont été laissés en anglais, les atlas et articles de référence étant généralement dans cette langue) :

- Rio de la Plata (# 1108) : comprend les bassins du Paraná et de l’Uruguay ainsi qu’une une étroite bande côtière au nord du Rio de la Plata.

- New Foundland Coast (# 0826): segment de raccord comprenant uniquement les rivières orientées vers l’Atlantique ; il a été établi pour séparer Labrador Coast de New England Coast en laissant individualisé le Saint Lawrence Gulf.

L’ensemble des segments côtiers ainsi défini est présenté à la Figure 7-2 et à la Figure 7-3. Les détails pour les différents bassins (noms des bassins côtiers, noms des rivières importantes, caractéristiques de la morphologie des bassins etc.) se trouvent aux Table 7-1, Table 7-2, Table 7-3, Table 7-4, Table 7-5 et Table 7-6. La numérotation comprend quatre chiffres, les deux premiers se réfèrent aux continents (de 00.. Afrique à 14.. pour l’Australasie) les deux suivants aux segments proprement dits (Ex. : 0406 Gulf of Finland).

330 7.3 Critères de segmentation

Table 7-1 : Numérotation, nom et caractéristiques des segments côtiers pour l’Afrique.

Nr. Segment côtier Principaux bassins Caractéristiques géomorphologiques Moulouya, Cheliff, Rif Atlas, Moulouya Valley, Maritim Atlas, Tel Mountains, 0001 Algerian Basin Medjerda Medjerda Valley, (Atlas High Plateaux) Tunisian Steppes, (Sahara Atlas), Touggourt Basin, Great Eastern Erg, Tinrhert Hamada, El Hamra Hamada, (Libyan 0002 South Ionian Sea Irharhar(1), Araye(1) Western Desert), Fezzan Basin, Tassili N'Agir Plateau, (Tibesti) Libyan Western Desert, Kufra Basin, North Sudan Plain, Qattara Depression, Gilf El Kebir Plateau, Ennedi Plateau, 0003 East Mediterranean Nile, Qattara Jebel Marra, South Sudan Plain, Nuba Mountains, Nile Valley, Nile Delta, North Inter-Rift Plateau, North Ethiopian Highlands 0004 West Red Sea no important rivers West Arabian Desert, Red Sea Hills, Danakil Lowlands 0005 South Aden Gulf no important rivers North East Ethiopian Highlands North African Horn Plateau, North East Africa Coastal 0006 Somali Coast Jubba, Tana (Kenya) Lowlands, East Ethiopian Highlands Rufiji, Roviuna, Galana, South East Africa Coastal Lowlands, East African Plateau, 0007 Zanzibar Coast Pangani, Lurio, Wami South Rift Valleys, South African Horn Plateau North Madagascar 0008 Ikopa, Sofia North West Madagascar / Malagasy Coast Mascarenes-Madagascar 0009 Mandrare East Madagascar / Malagasy Basin South West Madagascar Mangoky, Tsiribihina, 0010 South West Madagascar / Malagasy Coast Onilahy Zambezi, Save, Pungoe, Mozambique Coastal Plains, Zambia-Zimbabwe Plateau, 0011 Mozambique Coast Licungo, Buzi Zambezi Valley, North Kalahari Basin Limpopo, Gourits, 0012 Agulhas Basin Incomati, Gamtoos, Cape Ranges, Natal Coastland Great Fish, Great Kei Namibian Plain, South West Africa Plateau, High Veldt, 0013 Cape Basin Orange, Olifants Middle Veldt, Low Veldt (Mitumba Mountains), Congo Basin, Bongos Massif, (East Zaire, Cuanza, Cunene, Oubangui-Chari Plateaux), South Gabon-Cameroun Plateaux, 0014 Angola Basin Kouilou South Equatorial Coastal Plain, Southern Congo Rim, Cuanza Basin, West Africa Rift, (Inter-Rift Plateau) Cameroun Mountains, (Nigerian Plain), (West Oubangui-Chari Sao Tome - Principe Ogooue, Sanaga, Cross, 0015 Plateaux), North Gabon-Cameroun Plateaux, North Basin Ntem, Nyong Equatorial Coastal Plain (Taoudenni Basin), Adrar Plateau, Tassili des Ahaggar, (Air Plateau), Iullemeden Basin, Upper Niger Valley, Niger Inland 0016 Niger Delta Cone Niger, Oueme Delta, North Ivory Coast - Ghana Plateaun, Niger-Benue Valley, Niger Delta, Nigerian Plains, Jos-Bui Plateaux, (Akwapin-Togo Highlands) (Akwapin-Togo Highlands), South Ivory Coast - Ghana Volta, Bandama, 0017 Guinea Basin Plateau, Ashanti Hills, East Guinea Coastal Plain, (Guinean Comoe, Sassandra, Pra Highlands) (Guinean Highlands), West Guinea Coastal Plain, (Fouta- 0018 Sierra Leone Basin Cavally Djalon Highlands) Senegal-Gambia Lowlands, (Fouta-Djalon Highlands), South 0019 Cape Verde Basin Senegal, Gambia Mauritania Plain North Sahara Basin, Dra Hamada, Tindouf Basin, Requeibat Ridge, Eglab Plateau, Taoudenni Basin, Mauritania Coast 0020 South Canary Basin Tamanrasett(1) Plain, Chech Erg Plain, Tanazrouft Reg, Tademait Plateau, Ahaggar Massif, (Sahara Atlas), Great Western Erg North Canary / Sebou, Oum Er Rbia, West Coast Atlas Lowlands, Middle Atlas, High Atlas, Anti 0021 Madeira Basin Tensift, Sous Atlas, Sous Plains (1) Irharhar, Araye, Tamanrasset : potential river basins, not presently active

331 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Table 7-2 : Numérotation, nom et caractéristiques des segments côtiers pour l’Europe. La partie européenne de la Mer Caspienne est incluse ici.

Nr. Segment côtier Principaux bassins Caractéristiques géomorphologiques Loire, Douro, Seine, Tejo, Guadiana, 0401 Iberian-Biscay Plains Garonne, Guadalquivir, Dordogne 0402 Hutton-Rockall Basin Thjorsa, Olfusa Rhine, Elbe, Gota, Glama, Weser, 0403 North Sea Meuse, Thames East Baltic Lowlands, Pripyat Marshes, (Valday 0404 South Baltic Sea Wisla, Odra, Nemanus, Daugava Hills) Kemijoki, Tornionjoki, Amgerman, 0405 Botnian Bay Dalalven 0406 Gulf of Finland Neva, Narva, Kymijoki, Luga 0407 Norwegian Basin Trondheims Fjord, Sogre Fjord Dvina-Mezen Plain, Timan Ridge, Pechora 0408 Barents Sea Dvina, Pechora, Mezen, Onega Lowlands, (Moscow-Oka Plains), (Northern Ural Mountains) 0409 Nansen Basin no important rivers Moscow-Oka Plain, Volga Heights-Ergeni Hills, (Oka-Don Lowlands), Trans Volga Plain, 0410 North West Caspian Sea Volga, Kuma, Terek, Sulak Caspian Lowlands, (Black Sea Lowlands), (South Ural Mountains), (Greater Caucasus) Ukrainian Plateau - Uplands, (Oka-Don 0411 Azov Sea Don, Kuban Lowlands), (Black Sea Lowlands), Kuban-Azov Lowlands, Stavropol Plateau Dnestr Plateau, Ukraine Shield, Dnepr-Donets 0412 North Black Sea Danube, Dnepr, Dnestr, Bug Lowland, (Black Sea Lowlands) 0413 North East Black Sea no important rivers 0414 West Aegean Sea Evros, Strymon, Axios 0415 North Ionian Sea no important rivers 0416 Adriatic Sea Po 0417 Tyrrhenian Basin no important rivers 0418 Balearic Basin Rhone, Ebro, Segura, Jucar

332 7.3 Critères de segmentation

Table 7-3 : Numérotation, nom et caractéristiques des segments côtiers pour l’Amérique du Nord.

Nr. Segment côtier Principaux bassins Caractéristiques géomorphologiques 0801 Panama Gulf no important rivers Isthmus Ranges Central America Depression, South Central American 0802 Guatemala Basin no important rivers Ranges 0803 Tehuantepec Basin Balsas Sierra Madre del Sur 0804 Rivera Basin Grande de Santiago Neovolcanic Plateau, Mesa Central California Gulf Plain, West Sierra Madre Occidental, East 0805 California Gulf Colorado (Arizona), Fuerte Baja, Basin and Range, Colorado Plateau, West South Rockies 0806 Baja California Coast no important rivers West Baja 0807 San Francisco Coast San Joaquin, Sacramento Californian Coast Range, Sierra Nevada Cascade Mountains, Oregon Coast Range, Columbian 0808 South Cascadia Basin Columbia, Klamath, Eel Plateau, West Northern Rockies, South Canadian Rockies 0809 North Cascadia Basin Fraser, Skeena, Nass, Skagit South Central Plateaux and Ranges, Canadian Coast Range 0810 Gulf of Alaska Copper, Stikine, Alsek, Taku Alaska Range 0811 South Aleutian Coast no important rivers West Alaska Range 0812 East Aleutian Basin Kuskowin, Nushagak North Alaska Range Yukon Plains and Uplands, South Brooks Range, North 0813 Norton Gulf Yukon, Kuzitrin, Koyuk Central Plateaux and Ranges 0814 East Chukchi Coast Kobuk, Noatak West Brooks Range Arctic Coast Plain, Mackenzie Mountains, East Canadian 0815 Beaufort Sea Mackenzie, Peel, Colville, Anderson Rockies, Mackenzie Lowlands, Peace River - Slave Lowlands, North Great Plains, North Canadian Shield Canadian Archipelago Back, Coppermine, Burnside, Hayes 0816 North Canadian Shield Basin (Arctic), Ellice Nelson, Churchill (Hudson Bay), 0817 West Hudson Bay North Canadian Shield, Keewatin Lowlands Baker, Severn 0818 James Bay Albany, Moose, La Grande, Nottaway Canadian Shield, North Ontario Lowlands Grande Riviere Baleine, Povuntnituk, 0819 East Hudson Bay Petite Riviere Baleine, Innuksuac, Canadian Shield, Ungava Lowlands Kogaluc, Nastapoca Koukdjuak, McBeth, Piling Bay, 0820 Foxe Basin Canadian Shield Ajaqutalik Koksoak, Aux Feuilles, George, 0821 Ungava Basin Ungava Lowlands Arnaud Frobisher & Cumberland 0822 McKeand Canadian Shield Coast 0823 West Baffin Bay no important rivers Canadian Shield 0824 Labrador Coast Churchill (Atlantic) Canadian Shield Saint Lawrence, Saguenay, Petit Canadian Shield, New England Highlands, Middle Maritim 0825 Saint Lawrence Gulf Mecatina Lowlands, Maritim Black Mountains 0826 Newfoundland Coast no important rivers Newfoundland Susquehanna, Saint John, Hudson, Atlantic Uplands, New England Uplands, Adirondacks, Potomac, Roanoke, Connecticut, 0827 New England Coast North East Appalachian Plateau, North Blue Ridge, North James, Delaware, Penobscot, Piedmont Merrimack Blue Ridge, Piedmont, Coastal Plain, North Cuba, North 0828 Blake-Nares Basin Altamaha, Santee, Savannah Haiti 0829 North Venezuela Basin no important rivers South Haiti 0830 North Colombia Basin San Juan, Grande-Matagalpa, Coco Caribbean Coast Plain, East Central American Ranges East Yucatan Plateau, Maya Mountains, North Central 0831 Yucatan-Cayman Basin Patuca, Ulua, Motagua American Ranges, South Cuba West Yucatan Plateau, Gulf of Mexico Plain, Sierra Madre 0832 Campeche Bank Usumacinta, Grijalva, Papaloapan Oriental, Northern Plateau, East Sierra Madre Occidental, Tuxtla Mountains Rio Grande (US), Brazos, Colorado Southern Rockies, Basin and Range, Sierra Madre Oriental, 0833 West Mexican Gulf (Texas), Panuco, Nueces, Guadalupe Gulf of Mexico Plain Mississippi, Alabama, Appalachicola, Canadian Shield, Great Plains, Mississippi Valley, Ozark 0834 North Mexican Gulf Trinity, Sabine, Suwannee, Pearl, Hills, Appalachian Plateau, Appalachian Ridge and Valley, Neches Gulf of Mexico Plain

333 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Table 7-4 : Numérotation, nom et caractéristiques des segments côtiers pour l’Amérique du Sud.

Nr. Segment côtier Principaux bassins Caractéristiques géomorphologiques Rio Magdalena Basin, W. Eastern Colombian 1101 South Colombia Basin Magdalena, Atrato Cordilleras, Santa Marta Massif, Maracaibo Basin, Caribbean Coastal Range, North 1102 South Venezuela Basin no important rivers Venezualan Andes Orinoco, Essequibo, Corantijn, South Venezuelian Andes, Orinoco Basin, North 1103 North Guiana Coast Mazaruni West Guiana Shield North Sub-Andean Depression, East Guiana South Guiana Coast - Amazon, Tocantins, Maroni, 1104 Shield, Amazon Basin, West Andes, North West Amazon Cone Araguari, Oyapok, Suriname Brazilian Shield 1105 Ceara Abyssal Plain Parnaiba, Mearim, Gurupi North Brazilian Shield 1106 North Brazilian Basin Sao Francisco, Jequitinhonha East Brazilian Shield 1107 Santos Plateau Doce, Jacui, Paraiba do Sul South East Brazilian Shield 1108 Rio de la Plata Coast Parana, Urugay South Brazilian Shield, Sub-Andean Depression Colorado (Argentina), Salado, 1109 Pampa Coast Sub-Andean Depression, Patagonian Shield Negro Arg 1110 Patagonia Coast Chubut, Deseado, Santa Cruz Patagonian Shield 1111 Chile Trench Baker (Chile) South Andean System 1112 Mocha-Gufao Coast Bio Bio, Maipo, Rappel, Itata, Maule South Central Andean System 1113 Chile Basin no important rivers Middle Central Andean System 1114 Peru Basin Santa North Central Andean System 1115 Guayaquil Gulf Guayas East Equatorial Andes 1116 Galapagos Basin no important rivers Northern Andes

334 7.3 Critères de segmentation

Table 7-5 : Numérotation, nom et caractéristiques des segments côtiers pour l’Asie. Les parties asiatiques de la Mer Caspienne et la Mer d’Aral sont incluses ici.

Nr. Segment côtier Principaux bassins Caractéristiques géomorphologiques 1301 East Levantine Basin Ceyhan, Asi, Seyhan, Aksu Levantine Uplands, West Taurus Mountains, Adana Lowlands Buyuk Menderes, Gediz, 1302 West Levantine Basin Aegean Coastlands Simav Kizil Irmak, Sakarya, Yesil, 1303 South Black Sea (Greater Caucasus), Kolkhida Lowlands, Pontic Mountains Coroch 1304 South West Caspian Sea Kura, Safid Rud Kura Lowlands, Lesser Caucasus, Armenian Highlands 1305 South East Caspian Sea Atrek, Tedzhen, Uzboy Kopet-Dagh Mountains, Elbrouz Mountains, South West Turanian Plain, (Karakum) 1306 North East Caspian Sea Ural, Emba (South Ural Mountains), Ust-Urt Plateau, (Mugodjar Mountains) 1307 West Kara Sea Ob, Taz, Pur, Nadym West Siberia Lowlands, (North Ural Mountains), Altai Mountains Yenisei, Pyasina, Taymyra, West Byrranga Mountains, West Taymyr Lowlands, West Putorana Range, Angara 1308 East Kara Sea Lenivaya Shield, (Central Siberia Plateau), Sayan Mountains, Tunguska Plateau, Angara Plateau East Byrranga Mountains, East Taymyr Lowlands, Anabar Plateau, Lena-Vilyuy Lena, Khatanga, Olenek, 1309 West Laptev Sea Basin, (Verkhoyansk Range), Aldan Plateau, Baïkal and Trans-Baïkal Mountains, Anabar North Yablonovy Range, (Stanovoë-Dzhugdzur Mountains) 1310 East Laptev Sea Yana, Omoloy, Sellyakh Yana Lowlands, Yana-Yudom-Oimyakon Plateaux, Verkhoyansk Range Kolyma, Indigirka, Alazeya, 1311 East Siberian Sea Kolyma Lowlands, Cherski Range, Yukagir Plateau, Anadyr Plateau Pegtymel, Khroma 1312 New Siberia Plateau no important rivers New Siberia 1313 West Chukchi Sea Rekuul, Amguema Chukchi Range, (Anadyr Plateau) 1314 Anadyr Gulf Anadyr Anadyr Lowlands, (Chukchi Mountains), North Koryak Range 1315 West Aleutian Basin no important rivers East Koryak Range South East Kamchatka 1316 Kamchatka East Kamchatka Range Coast West Kamchatka Range, West Koryak Range, Penzhina Lowlands, South Kolyma 1317 East Okhotsk Sea Penzhina, Gizhiga Range Dzhugdzur Mountains, Amur Lowlands, Mongolian Plateau, Little Khingan 1318 North West Okhotsk Sea Amur, Uda, Tugur Mountains 1319 South West Okhotsk Sea no important rivers East Sakhaline Range, North Hokkaido 1320 West Japan Sea no important rivers Sikhote Alin Range, East Corean Shield Shinano, Ishikari Gawa, 1321 East Japan Sea West Japan Range Agano, Omono 1322 Japan Trench Tone, Kitakami, Tokachi East Japan Range 1323 Philippines Sea Cagayan 1324 East Yellow Sea Yalu, Nag Dong, Han West Corean Shield, East Chengbai Mountains West Chengbai Mountains, Manchuria Plain, South Khingan Mountains, Great Plain Huang He, Liao, Hai Ho, 1325 Pohai Gulf of China, Shensi-Hobei Mountains, Ordos Loess Plateau, North Qinling Mountains, Luan Alashan Plateau Great Plain of China, Shantung Mountains, Chang Jiang Plains, South Qinling Chang Jiang, Huai, Fuchun 1326 West Yellow Sea Mountains, South East Tibet Plateau, Sze-Chuan Basin, North Yunnan Plateau, Jiang, Menjiang Guizhou Plateau, Fukien Uplands, Changsha Uplands, Nanling Mountains South Yunnan Plateau, SouthChina Coastal Lowlands, Red River Delta, South East 1327 North SouthChina Sea Zhujiang, Hong, Dongjiang Tibet Plateau, East Annam Range 1328 East SouthChina Sea Kapuas, Rajang West Philippines, North Borneo West Annam Range, Korat Plateau, Cardamon Range, Cambodian Plain, Chao 1329 West SouthChina Sea Mekong, Chao Phraya Phraya Lowlands, East Malaysia Range, East Sumatra, South East Tibet Plateau 1330 Sunda Strait Barito, Mahakam North Java, South East Borneo, South Sulawesi 1331 Sulu-Celebes Sea Mindanao South West Philippines, North East Borneo, North Sulawesi 1332 Banda Sea no important rivers 1333 South Timor Coast no important rivers 1334 Java Trench no important rivers South Java, West Sumatra 1335 Adaman Sea Irrawaddy, Salween, Sittang Irrawaddy Lowlands, Shan Plateau, South East Tibet Plateau Chota-Nagpur Plateau, (Bundelkund), Ganges Valley, Ganges Delta, Brahmaputra 1336 Bengal Gulf Ganges, Damodar, Kaladan Valley, Himalaya, Arakan Yoma Range Godavari, Krishna, Kistna-Penner Plains, Eastern Ghats, North East Coastal Plain, Hyderabad-Mysore 1337 East Deccan Coast Mahanadi, Cauweri, Plateau, Deccan Plateau, Godavari Valley, Chattisgarh Plain, Indian Central Plateau, Brahmani (Bundelkund) 1338 Laccadive Basin Ponnani, Payaswani, Kalinadi South Western Ghats, Carnatic Coastal Plain, West Sri Lanka Mountains Narmada, Tapti, Mahi, 1339 West Deccan Coast North Western Ghats, West Deccan Plateau, Gujarat Lowlands Rabarmati 1340 Indus Delta Coast Indus Kashmir, Tahr Desert, Kutch, Kathiawar Peninsula, (Aravalli Hills) 1341 Oman Gulf no important rivers East Baluchistan Makran Range Rub-al-Khali, Al-Summan, Jebel-Tuwaiq, Njad Plateau, Al-Nafud Desert, Syrian 1342 Persian Gulf Shatt el Arab, Dawasir Desert, Mesopotamia Plain, Al-Jazirah, Kurdistan Uplands, East Taurus Mountains, South Zagros Mountains 1343 South Arabian Coast Muqshin Jemen Plateau, Jemen Plains, Hadhramaut Plateau, Oman Mountains 1344 East Red Sea no important rivers (Hijaz Mountains), Al-Tihamah Syr-Darya, Amu-Darya, Turanian Plain, (Karakum), Kyzylkum, Kazakh Uplands, Turgay Plateau, (Tienshan 1345 Aral Sea Turgay Mountains), Hindukush

335 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Table 7-6 : Numérotation, nom et caractéristiques des segments côtiers pour l’Australasie.

Nr. Segment côtier Principaux bassins Caractéristiques géomorphologiques New Guinea Coastal Ranges, New Guinea Mountain Trough, Mamberamo, Sepik, 1401 Caroline-Bismarck Basin New Guinea North Coast Ranges, (New Guinea Ramu, Markham Metamorphic Ranges), New Guinea Highland Plateaux Papua-New Guinea Inter-Mountain Trough, Capevogel 1402 Salomon Sea no important rivers Volcanic Basin Papua-New Guinea Southern Fold Mountains, Papua-New Guinea Metamorphic Ranges, Papua-New Guinea Southern Fitzroy East, Burdekin, 1403 Coral Sea Plains, Digul-Fly Lowlands, Normanbay Lowlands, Atherton Fly Tablelands, Queensland Coast Lowlands, East Central Queensland Uplands 1404 North Fiji Basin no important rivers 1405 South Fiji Basin no important rivers North New Zealand 1406 Kermadec Basin no important rivers North East New Zealand 1407 Campbell Basin Clutha South East New Zealand Alps 1408 New Caledonia Basin Waikato North West Zealand 1409 Challenger Plateau no important rivers West New Zealand Alps Darling Downs, Northern Tableland, Southern Tablelands, 1410 West Tasman Sea Hunter Coastal Lowland of New South Wales, Snowy Mountains, East Tasmania South East Australia Murray Basin, West Tasmania, West Victoria Coastal 1411 Murray Coast Lowlands, Mount Lofty-Flinders Range 1412 Great Australian Bay no important rivers Nullarbor Plain, Great Victoria Desert, East Yilgarn Plateau Swan-Avon, Gasgoyne, 1413 West Australian Coast West Yilgarn Plateau, Meckering Line Murchinson Taymyr, Fitzroy West, 1414 Rowley Shelf Pilbara-Hammersley Range, Canning, Kimberley Plateau Ashburton, Fortesque Flinders, Roper, South Arafura-Timor 1415 Victoria, Gilbert, Arnhemland Plateau, Antrim Block, Carpentaria Basin Basin Leichhardt (New Guinea Metamorphic Ranges), New Guinea Southern 1416 North Arafura Sea no important rivers Plains, Digul-Fly Lowlands 1417 Pacific Islands no important rivers

336 7.3 Critères de segmentation

Figure 7-2 : Limites (et numérotations) des continents et des segments côtiers utilisées pour les Amériques. Bassins endorheiques (non-numérotés ici) en gris. Une maille de 30° lat./long. a été ajoutée.

337 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Figure 7-3 : Limites (et numérotations) des continents et des segments côtiers utilisées pour l’Afrique, l’Europe, l’Asie et l’Australasie. Bassins endorheiques (non-numérotés ici) en gris. Une maille de 30° lat./long. a été ajoutée.

338 7.4 Métriques utilisées

7.4 Métriques utilisées Plusieurs types de métriques ont été utilisés pour décrire les segments côtiers et leurs bassins concernant la morphologie des bassins, le réseau hydrographique, l’hydrologie, la pression de population.

• Morphologie :

• Lc longueur du segment (coastal length, km) : elle est établie à la résolution de 0,5° entre les deux cellules définissant les segments en suivant la côte ; les îles définies à notre résolution ont également étés considérées. Il faut noter qu’il ne s’agit pas de la longueur ‘réelle’ à échelle fine (comme cela a par exemple été décrit par BARTLEY et al. (2001) et disponible en tant que ‘World Vector Shoreline’ à travers NOAA – SOLURI & WOODSON 1990) mais de la longueur définie par les mailles à la résolution de 30 minutes • Ab aire du bassin côtier (coastal basin area M km2) • D profondeur du bassin côtier = Ab/Lc • Lm longueur maximum du réseau fluvial (km) : distance maximale d’une cellule à la zone côtière en suivant le réseau hydrographique potentiel • Lm/D extension relative du réseau fluvial ; ce rapport exprime la sinuosité du réseau, il est proche de 1 pour les bassins côtiers étroits et maximum pour les bassins aux formes complexes

• (x, y)G latitude et longitude du centre de gravité du bassin

• (x, y)C latitude et longitude du centre du segment côtier

• ∆ lat différence de latitude entre le centre du bassin et le centre du segment : les bassins s’écoulant vers le Nord sont comptés positifs, ceux s’écoulant vers le Sud, en négatif • % coast. area pourcentage de superficie côtière (Ac/Ab) : aire du ruban côtier Ac (sur la base d’une profondeur identique partout à 50 km) comparée à l’aire totale du bassin (Ab)

339 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

• Hydrologie

• % rheic pourcentage de superficie du bassin dans laquelle il y a un écoulement moyen annuel permanent, saisonnier ou occasionnel (q > 3 mm/an)

• qb écoulement moyen du bassin à la zone côtière (mm/an) : somme des débits Qb parvenant à chaque cellule côtière /Ab

• qc écoulement moyen côtier (mm/an) : moyenne des écoulements dans l’ensemble des cellules côtières du segment

6 3 -1 -1 • vc débit côtier spécifique (10 m km an ) : rapport de la somme des volumes annuels parvenant à l’océan et de la longueur du segment côtier ; c’est le volume annuel passant par 1 km moyen de zone côtière, il permet de repartir les flux des grands fleuves sur l’ensemble du segment côtier • Qb volume total écoulé du bassin (km3/an) à la zone côtière

• Peuplement

• (Pop)b population totale du bassin (M personnes) • (dpop)b densité de population du bassin (pers/km2) • (Pop)c population totale du ruban côtier (M personnes) • (dpop)c densité de population du ruban côtier (pers/km2) • (Pop)c/(Pop)b rapport de la population côtière par rapport à celle du bassin ; exprime la pression anthropique côtière • (dpop)c/(dpop)b rapport des densités de population

340 7.4 Métriques utilisées

• Flux des matières en suspension (MES ou TSS)

• (FTSS)b total de sédiments du bassin côtier à l’océan (somme des flux parvenant à chaque cellule côtière) (M t an-1)

-2 -1 • (YTSS)b flux spécifique de MES des bassins (t km an ) : (FTSS)b/Ab

• TSSb moyenne des MES du bassin (mg/L) : [(FTSS)b/Qb] / 1000

+ - • Flux d’azote total (Norg + N-NH4 +N-NO3 )

-1 • FNb flux total d’azote du bassin côtier à l’océan (1000t N an )

-2 -1 • YNb flux spécifique d’azote du bassin (kg km an ) = FNb/Ab

• Nb moyenne des concentrations en N total du bassin (mg N/L) : FNb/Qb

L’ensemble de ces résultats est présenté pour chaque segment et bassin à l’Annexe IV.

341 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

7.5 Principaux résultats

7.5.1 Identification des ‘segments de raccord’ Les segments suivants ne sont pas considérés dans les statistiques de distribution générale en raison de leur très petite taille (segments de raccord et segmentation trop fine de certaines mers régionales) : # 0409 Nansen Basin # 0413 NE Black Sea # 0811 South Aleutian Coast # 0829 N Venezuela Basin # 1312 New Siberia Plateau # 1333 South Timor # 1404 North Fiji Basin # 1417 Pacific Islands De plus les segments côtiers du Groenland ont également été laissés à part (i) pour leur particularité hydrographique et (ii) pour la méconnaissance des bassins d’alimentation précis : # 0501 North Greenland Coast # 0502 Greenland Sea # 0503 Irminger Basin # 0504 SW Greenland Coast # 0505 East Baffin Bay

Il reste 141 segments significatifs sur lesquels l’étude statistique porte.

7.5.2 Morphologie côtière Longueur des segments La distribution des longueurs des segments est présentée Table 7-7. La médiane est légèrement supérieure à 2 000 km. Tels que nous les avons définis, les segments côtiers vont de 1 000 à 6 000 km pour plus de 90 % d’entre eux. Les archipels font exception avec des segments supérieurs à 6 000 km pour # 0816 (Canadian Archipelago), # 1330 (Sunda Strait) et # 1331 (Sulu Celebes). Le segment de la Mer de Barents (# 0408, Barents Sea) est le segment le plus long pour lequel il n’y a pas d’influence insulaire.

342 7.5 Principaux résultats

Table 7-7 : Distribution de la longueur de côte dans 140 segments côtiers (1).

Longueur Superficie Profondeur Longueur totale totale exorheic moyenne de (km) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 10000 (km) (M km2) la côte (km) Afrique 1 12 7 1 ------39 190 26,24 670 Europe (2) 1 3 3 3 1 2 - - 1 (3) - 48 620 8,17 168 N. Amérique 2 10 10 3 5 1 - - - 1 (4) 102 690 21,86 213 S. Amérique 2 6 8 ------31 560 17,39 551 Asie (2) 1 10 14 4 3 5 2 (5) - - - 118 800 33,96 286 Australasie - 7 5 3 2 - - - - 40 110 6,72 168 Global 7 48 47 14 11 8 2 - 1 1 380 970 114,46 295 exorheic (1) Quelques segments de transition sont omis (2) Mer Caspienne et Mer d’Aral non considérée (3) Mer de Barents, (4) Archipelago Canadien (#0816), (5) Sunda Strait (#1330), Sulu-Celebes (#1331)

Taille des bassins La distribution de la taille des segments côtiers est présentée à la Table 7-8. La taille des bassins – en omettant les ‘segments de raccord’– va de 0,1 M km2 à plus de 6 M km2 (#1104 ; 7,1 M km2 pour South Guiana Coast qui comprend le bassin de l’Amazone). La médiane des superficies est de 0,45 M km2 ; 20 % des bassins ont une petite superficie (0,2 M km2) et 27 % une grande superficie (> 1 M km2).

Table 7-8 : Distribution de la taille des segments côtiers (M km2, segments de raccord omis).

Superficie (M km2) 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 6,0 Afrique 2 6 4 3 1 3 - 2 - Europe 1 7 4 1 1 - - - - N. Amérique 5 13 5 3 1 2 - - - S. Amérique 3 6 2 3 - - 1 - 1 Asie 10 13 4 4 3 3 1 - - Australasie 5 4 2 3 - - 2 - - Global exorheic 26 49 21 17 6 8 4 2 1

Profondeur des bassins et longueur fluviale maximum La profondeur moyenne des bassins côtiers varie de 30 km pour les segments essentiellement insulaires ou les bandes côtières très étroites à 3 286 km pour le bassin # 0003 East Mediterranean qui comprend le Nil (Table 7-10). C’est donc un des descripteurs clés des 343 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans relations continents – océans. La médiane des profondeurs de bassins est modeste : 140 km mais 13 bassins seulement, sur les 135 considérés, excèdent une profondeur moyenne de 1000 km (Table 7-9) :

Table 7-9 : Bassins excédant une profondeur moyenne de 1000 km.

Nr. Bassin Profondeur moyenne (km) Fleuves # 0002 South Ionian 1046 Irharhar(1) # 0003 East Mediterranean 3286 Nil # 0014 Angola Basin 1587 Zaire # 0016 Niger Delta Cone 2219 Niger # 0020 South Canary Basin 1445 Tamanrasett(1) # 0834 North Mexican Gulf 1573 Mississippi # 1103 North Guiana Coast 1357 Orinoco # 1104 South Guiana Coast – Amazon Cone 2461 Amazon # 1108 Rio de la Plata Coast 2370 Paraná # 1308 East Kara Sea 1122 Yenisei # 1309 West Laptev Sea 1122 Lena # 1336 Bengal Gulf 1023 Ganges # 1340 Indus Delta Coast 1381 Indus (1) arheique dans la situation climatique actuelle

Table 7-10 : Distribution de la profondeur des bassins (1 000 km).

Profondeur (1 000 km) 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Afrique 3 3 11 3 9 2 2 1 1 - 1 Europe 3 2 6 1 2 1 - - - - - N. Amérique 6 7 9 3 3 3 - 1 - - - S. Amérique - 3 5 2 3 - 1 - 2 - - Asie 5 9 9 5 3 4 4 - - - - Australasie 4 6 1 4 1 ------Global exorheic 21 30 41 18 21 10 7 2 3 0 1

Il convient de remarquer que deux bassins arheiques, actuellement situés dans le Sahara mais dont les réseaux pliocènes (# 0002) et même peut-être holocènes (# 0020), ont été certainement actifs et ont été mis en évidence par VÖRÖSMARTY et al. (2000 a et b). Tous les grands fleuves ne correspondent pas à une très grande profondeur côtière puisque celle-ci dépend aussi de la longueur côtière. Ainsi le # 1307, West Kara Sea (Ob) est caractérisé par une longueur importante (5 900 km) due au découpage développé (golfes) et donc à une profondeur moyenne (619 km seulement).

344 7.5 Principaux résultats

Le rapport de la longueur fluviale maximale / profondeur moyenne du bassin est toujours supérieur à 1,5 et dépasse rarement 7 (Table 7-11).

Table 7-11 : Distribution du rapport longueur fluviale max. / profondeur moyenne du bassin (Lm/D).

Long. fluv. max. / prof. moy. bassin 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 7,0 10,0 Afrique - 7 6 5 3 - - - Europe - 1 3 2 3 4 - 1 N. Amérique - 1 7 4 4 10 4 1 S. Amérique 1 2 4 3 5 1 - - Asie - 1 6 5 8 12 5 2 Australasie - - 2 6 2 6 - - Global exorheic 1 12 28 25 25 33 9 4

La valeur médiane est de 4,2. Toutefois on note des différences importantes suivant les continents : la médiane pour l’Afrique est à 2,5 ; celle pour l’Australasie (essentiellement l’Australie) est à 4,0 ; celle pour l’Asie et l’Amérique du Nord est à 4,8 ; celle pour l’Amérique du Sud à 3,2. Il est encore difficile d’apprécier la pertinence et la signification de ce nouvel indicateur. Certaines valeurs (Lm/D = 17 pour # 0816, Canadian Archipelago) n’ont guère de sens mais il semble que cet indicateur est bien relié à la présence dans les bassins côtier d’un appendice correspondant à un fleuve très long comme le Saint Laurent (# 0825, Lm/D = 8), le Mekong (# 1329, Lm/D = 14,9) ou l’Irrawaddy/Salween (# 1335, Lm/D = 10,8).

Direction d’écoulement et extension latitudinale des bassins côtiers

L’extension latitudinale est décrite par la différence de latitude (∆ lat) entre le barycentre du bassin et le centre du segment côtier (Table 7-13). L’ensemble des segments (n = 140) a été considéré ici. 68 % des bassins sont caractérisés par une extension latitudinale modérée de -2 à +2°. Ces bassins coulent d’ailleurs plutôt vers le sud (36 bassins entre -2 et –0,5°contre 21 bassins entre +0,5 et +2,0). On compte 21 bassins s’écoulant vers le sud et 13 bassins s’écoulant vers le nord avec une différence de latitude importante, de 2 à 6°. Les bassins présentant les plus grandes différences de latitude sont les suivants (Table 7-12) :

345 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Table 7-12 : Les bassins présentant les plus grandes différences de latitudes.

∆ lat ° Rivières Bassins orientés Sud -8 # 0016 Niger Delta Cone Niger -10 # 1108 Rio de la Plata Coast Paraná -4,1 # 1329 West SouthChina Sea Mekong -7,7 # 1340 Indus Delta Coast Indus Bassins orientés Nord +16 # 0003 East Mediterranean Nile +8,5 # 0815 Beaufort Sea Mackenzie +8,5 # 0816 Canadian Archipelago Back +8,4 # 1104 South Guiana Coast – Amazon Cone Amazon +14,3 # 1307 West Kara Sea Ob +14,7 # 1308 East Kara Sea Yenisei

Table 7-13 : Direction d’écoulement et extension latitudinale des bassins (∆ lat).

Ecoulement vers le Sud Indéterminé Ecoulement vers le Nord -10 -8 -6 -4 -3 -2 -1 -0,5 +0,5 +1 +2 +3 +4 +6 +8 +10 Afrique 1 - 2 1 2 2 1 6 1 3 - - 1 - - 1 Europe - - - 1 2 1 3 6 1 1 - - 1 - - - N. Amérique 1 - - 2 2 6 7 3 - 6 - 1 2 - 2 - S. Amérique 1 - - - 1 1 2 6 1 1 1 1 - - 1 - Asie - 1 3 1 2 8 3 9 1 4 - 1 3 - 1 2 Australasie - - 1 - 1 - 2 7 1 1 2 - - - - - Global exorheic 3 1 6 5 10 18 18 37 5 16 3 3 7 - 4 3

Si on excepte le Canadian Archipelago dont l’écoulement est fractionné par les îles, les autres bassins correspondent tous à des grands fleuves bien connus orientés Nord – Sud et Sud – Nord. Ces fleuves peuvent transférer d’une latitude à l’autre des quantités importantes d’énergie thermique surtout pour les fleuves arctiques.

Extension relative de la zone côtière Elle est exprimée par le pourcentage de superficie côtière (% coast. area) par rapport à la superficie totale du bassin. Nous considérons ici le ruban côtier avec une profondeur constante de 50 km. Cette définition est plus basée sur des critères socio-économiques que sur des critères géomorphologiques. Celle délimitation du ruban côtier sera également utilisée pour la distribution de la population.

346 7.5 Principaux résultats

Table 7-14 : Distribution du rapport (en %) superficie du ruban côtier / superficie totale des segments. Superficie ruban côtier / Superficie totale (%) 5 10 20 30 50 70 90 Afrique 5 3 5 3 3 1 1 - Europe - 2 1 3 4 1 1 3 N. Amérique 1 5 4 2 7 5 2 6 S. Amérique 3 2 2 1 5 3 - - Asie 4 5 4 6 6 6 1 7 Australasie - - 4 1 1 4 - 5 Global exorheic 13 17 20 16 26 20 5 21

La distribution du pourcentage de superficie côtière est directement liée à la profondeur du bassin : pour les bassins excédant 400 km de profondeur moyenne la superficie côtière ne dépasse pas 12 % et 5 % pour les bassins excédant 1 000 km de profondeur.

7.5.3 Répartition de la population Densité de population Elle est très inégalement distribuée dans les bassins exorheiques (Table 7-15) : elle varie de moins de 0,2 hab/km2 pour la plupart des bassins de l’Océan Arctique à près de 400 hab/km2 pour certains bassins asiatiques. La médiane à l’échelle globale est de 30 hab/km2 pour les 134 bassins documentés. La moyenne dans les régions exorheiques est de 46 hab/km2.

Table 7-15 : Distribution de la densité de population dans les bassins exorheiques(1) (hab/km2). Densité de population (hab/km2) 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 Afrique - - - 1 1 4 12 1 1 - Europe - - - - 2 1 2 5 4 - N. Amérique 1 2 1 5 - 3 5 5 2 - S. Amérique - - 1 1 3 2 4 5 - - Asie - 1 6 1 2 1 4 5 9 10 Australasie 2 2 - 2 2 3 3 1 - - Global exorheic 3 5 8 10 10 14 30 22 16 10 (1) ‘Segments de raccord’ exclus

347 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Figure 7-4 : Carte de la distribution de la densité de population pour les Amériques – par bassins côtiers avec les classes par rapport à la moyenne (voir texte). Bassins endorheiques en gris. Une maille de 30° lat./long. a été ajoutée.

348 7.5 Principaux résultats

Figure 7-5 : Distribution de la densité de population – Afrique, Europe, Asie et Australasie – classes par rapport à la moyenne (voir texte). Bassins endorheiques (chiffres pour la Caspienne et pour l’Aral) en gris. Une maille de 30° lat./long. a été ajoutée.

349 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Les différences d’un continent à l’autre sont marquées. Si on considère les bassins les plus peuplés sur la base d’un critère de 100 hab/km2 et plus, il n’y a qu’un seul bassin de ce type en Afrique (# 0001, Algerian Basin), 4 en Europe sur 14 bassins, 2 sur 30 en Amérique du Nord, 0 en Amérique du Sud et en Australasie et 19 sur 39 en Asie. L’Amérique du Nord est le seul continent caractérisé par une grande proportion de bassins dépourvus de toute population (6 bassins sur 30 en dessous de 0,2 hab/km2). La densité de population par classes par rapport à la moyenne (des points chauds au régions vides, voir plus bas) est affiché sur la Figure 7-4 et la Figure 7-5.

Population côtière La population côtière a été déterminée dans un ruban de 50 km de profondeur (fichier communiqué par Pamela Green, Université du New Hampshire). La densité de population est comparée à celle de l’ensemble du bassin côtier sur la Figure 7-6.

3 0 5 2 1 1 = y/x 0,5 2,5 0,2 lée up 2 pe ur 0,1

c s te Cô

dpop) 1,5 og (

l Bassins très

1 de profonds D > 800 km vi te Cô Bassins profonds 400 < D < 800 km 0,5 Bassins moyens 200 < D < 400 km 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 log (dpop)b

Figure 7-6 : Comparaison des densités de population du ruban côtier et de l’ensemble du bassin.

350 7.5 Principaux résultats

Nous avons considéré ici uniquement les bassins de profondeur moyenne (200 < D < 400 km), de grande profondeur (400 < D < 800 km) et de très grande profondeur (D > 800 km). La Figure 7-6 met bien en évidence les contrastes de densité de population entre la côte et le reste du bassin : certains bassins ont une zone côtière entièrement vide comme la plupart des bassins arctiques, d’autres sont caractérisés par une zone côtière plus peuplée. Ce graphique va souvent à l’encontre d’idées reçues : en Europe par exemple seulement pour le Gulf of Finland (# 0406, bassin de la Neva) et pour la Mer d’Azov (# 0411, bassin du Don), le ruban côtier est plus densément peuplé que l’ensemble du bassin.

La proportion de population habitant la zone côtière pour chaque bassin est présenté à Table 7-16. Elle varie de quelques pourcentages à plus de 80 % pour les segments côtiers peu profonds. La proportion médiane est de 27 % mais beaucoup de grands bassins sont quasiment dépourvus de population côtière comme sur le pourtour de l’Océan Arctique ; il en résulte que la moyenne globale de cette proportion est bien inférieure : seulement 17,2 % de la population mondiale des bassins exorheiques est localisée dans une bande côtière de 50 km.

Table 7-16 : Distribution de la proportion de la ‘population côtière’ dans 140 segments côtiers (%) (1).

Continent entier Population côtière / Pop. totale Pop. côtière Population totale (%) % 10 20 30 40 50 60 70 80 (M hab) (M hab) Afrique 2 10 4 3 - 2 - - - 649 92 14,2 Europe 2 4 4 2 1 1 1 - - 616 109 17,7 N. Amérique 9 2 1 5 5 3 1 3 3 437 100 22,8 S. Amérique 4 5 3 - 3 - - 1 - 312 61 19,5 Asie 13 2 5 3 6 4 6 1 1 3169 511 16,1 Australasie - 2 2 2 1 3 2 3 - 60 27 45,0 Global exorheic 30 25 19 15 16 13 10 8 4 5242 900 17,2 (1) Quelques bassins correspondants à des ‘segments de raccord’ exclus

351 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Distribution de la population globale : des points chauds aux régions vides Comme pour les flux de matière qui sont très inégalement distribués à la surface du globe, la population – et donc les pressions environnementales qui lui sont liées – est très différemment distribuée. Pour analyser cette inhomogénéité nous avons conçu une échelle relative de comparaison, basée sur la moyenne globale (MEYBECK et al. en préparation), qui peut s’appliquer à toutes les grandeurs Xi rapportées à la surface (écoulement, érosion spécifique, transfert spécifique de carbone, densité de population, etc.). Huit classes sont ainsi définies par rapport à la valeur moyenne globale X*.

Xi/X* - Hot spots (points chauds) > 10 - Hyperactive 5 – 10 - Très active 2 – 5 - Active 0,5 – 2 - Sub-active 0,2 – 0,5 - Hypo-active 0,1 – 0,2 - Inactive 0,01 – 0,1 - Morte < 0,01

Les résultats pour la densité de population suivant cette classification sont cartés sur la Figure 7-4 et la Figure 7-5. Ils sont également documentés à Table 7-17.

352 7.5 Principaux résultats

Table 7-17 : Distribution des bassins exorheiques, de leur population et de leurs écoulements spécifiques, par classes de densité de population (MEYBECK et al. en préparation).

Classe Volume Superficie Population Xi / de total totale q densité Catégorie Exemples totale X* densité rivière bassin mm/an hab/km2 M hab hab/km2 km3/an M km2 Hot spots - 0 0 0 - - 10 450 Japan Trench, East 3 085 4,93 1 389 Hyper- Yellow Sea, E. Deccan, W. Deccan, Philippines 626 282 active Sea, Bengal, 7,4 4,2 26,5 % N. SouthChina Sea 5 225 Pohai, Indus Delta, North Sea, W. Yellow, Japan Sea, Sunda, 6 888 13,6 1 934 Très active Balearic Basin, New 506 142 England, 16,5 11,6 36,8 % W. SouthChina Sea, N. Black Sea 2 90 San Francisco, S. Baltic, Iberian-Biscay, Adaman, Santos, NW Okhotsk, Niger Delta, Zanzibar, 11 553 36,23 1 485 Active S. Black Sea, Azov, 319 41 Yucatan, N. Arafura, 27,7 31,0 28,3 % Agulhas, E. Mediterranean, Rio de 0,5 27,5 la Plata, N. Mexican Gulf Angola, Mozambique, 5 757 20,2 302 Cape, W. Kara, Cape Sub-active Verde, Somali, 285 15 N. Cascadia, 13,8 17,3 5,75 % S. Arabia Coast 0,2 9,0 S. Ionian, Pampa, 8 333 13,4 87,7 Hypo- Barents, S. 622 6,5 active Guiana / Amazon, SE Australia 20,0 11,5 1,7 % 0,1 4,5 E. Kara, W. Hudson, S. Canary, E. Laptev, 5 356 20,5 52,2 Inactive E. Siberian, E. Okhotsk, 261 2,5 Beaufort, 12,8 17,6 1,0 % Great Australian Bay 0,01 0,45 S. Arafura / Timor, W. Laptev, Labrador, 782 7,8 0,955 Morte Rowley, Foxe, Canadian 100 0,12 Archipelago, W. Baffin, 1,87 6,7 0,02 % Ungava Global 41 750 116,7 5 250 358 45

A la résolution spatiale adoptée, de l’ordre du million de km2, il n’y a pas un seul bassin dans lequel la densité de population excède de 10 fois la valeur moyenne globale de 45 hab/km2. Il n’y a donc pas de points chauds tels que nous les avons définis. Il est certain que si nous avions

353 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans opéré à une résolution plus fine (0,1 M km2) de nombreux petits bassins côtiers excèderaient 450 hab/km2, notamment en Asie. Les bassins hyperactifs sur le plan de pression de la population couvrent 4,93 M km2 et correspondent à un volume fluvial écoulé aux océans de 3 085 km3/an. L’écoulement annuel est donc de 626 mm soit presque le double de la moyenne exorheique globale. 26,5 % de la population exorheique est située dans ces régions qui ne couvrent que 4,2 % de la surface du globe (Table 7-17). Si on combine l’ensemble des régions “très actives” et “hyperactives” (dpop > 90 hab/km2), soit 15,8 % de la superficie exorheique la population concernée est de 63,3% ! A l’opposé de cette échelle relative les régions hyperactives, inactives et “mortes” (dpop < 9 hab/km2) regroupent 35,8 % de la surface exorheique mais seulement 2,7 % de sa population. Ces faibles densités ont des origines très diverses : (i) très fortes précipitations et forêts équatoriales primaires (Amazone, Congo), (ii) bassins septentrionaux très froids (T < -10°C) et (iii) bassins très arides (q < 3 mm/an). Il est donc erroné de voir la zone côtière – définie par une profondeur de 50 km – comme la localisation essentielle de la population globale pour deux raisons : (i) dans un tiers des bassins mondiaux la population n’excède pas 9 hab/km2, (ii) dans les grands bassins peuplés la population n’est pas nécessairement confinée à la zone côtière.

7.5.4 Répartition de l’écoulement spécifique Avec la densité de population l’écoulement spécifique moyen des bassins (qb en mm/an) est un des indicateurs les plus variables. Il est de moins de 3 mm/an pour les bassins dits arheiques (Groenland mis à part) :

Table 7-18 : Bassin côtiers arheiques.

Nr. Segment côtier qb (mm/an) # 0002 South Ionian Sea 0,5 # 0005 South Aden Gulf 0,0 # 0020 South Canary Basin 0,0 # 0806 Baja California Coast 0,0 # 1337 Oman Gulf 2,4 # 1339 South Arabian Coast 1,6 # 1304 East Red Sea 0,0

354 7.5 Principaux résultats

A l’opposé il excède 1 400 mm/an dans quelques bassins :

Table 7-19 : Bassins côtiers avec un écoulement spécifique supérieur à 1 400 mm/an.

Nr. Segment côtier qb (mm/an) # 0018 Sierra Leone Basin 1431 # 1116 Galapagos Basin 1634 # 1328 East SouthChina Sea 1824 # 1401 Caroline-Bismarck Basin 1427 # 1402 Salomon Sea 1416 # 1409 Challenger Plateau 2421

Comme pour la densité de population, l’écoulement spécifique moyen s’étend sur trois ordres de grandeur. Comme la plupart des flux spécifiques (ions, carbone, nutriments) sont liés au débit spécifique (MEYBECK 1984) on peut s’attendre à ce que ces flux aient également une gamme de variation très grande.

Distribution de l’écoulement : des points chauds aux régions vides Comme précédemment nous avons regroupé les bassins suivant l’ordre relatif du rapport qbi/qb* où qb* est l’écoulement moyen exorheique (358 mm/an) (Table 7-20) (MEYBECK et al. en préparation)

355 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Table 7-20 : Distribution des bassins exorheiques, de leur population et de leur volume écoulé par classes d’écoulement spécifique normalisés à l’écoulement moyen global (q*b = 358 mm/an) (MEYBECK et al. en préparation).

Classe de Volume Superficie Population qi / débit total totale q densité Catégorie Exemples totale q* spécifiqu rivière bassin mm/an hab/km2 M hab e mm/an km3/an M km2 Hot spots - 0 0 0 - - 10 3 580 739 0,39 40,1 Hyper- Challenger Plateau, 1 890 103 active East SouthChina Sea 1,8 0,33 0,76 % 5 1 790 Bengal Gulf, South Guiana / Amazon, 22 793 21,2 1 211 Très active Philippines Sea, 1 075 57,1 Hutton Rockall, 54,6 18,1 23,0 % Galapagos 2 715 Coral Sea, North Sea, North SouthChina Sea, W. Yellow, New 15 101 48,15 2 640 England, Rio de la Plata, Active East Yellow Sea, 314 54,8 36,2 41,3 50,3 % NW Okhotsk, West Deccan, East Deccan 0,5 180 Niger Delta, Cape 2 528 21,53 691 Verde, Indus Delta, Peru Sub-active Basin, East Chukchi, 117 32,1 Azov, E. Mediterranean 6,0 18,4 13,2 % 0,2 72 460 10,16 499 Hypo- Persian Gulf, Pohai, Agulhas, Canadian 45,2 49,1 active Archipelago, Pampa 1,1 8,7 9,5 % 0,1 36 North Canary, California 128 8,27 93,6 Inactive Gulf, Somali, W. Red 15,5 11,3 Sea, Cape Basin 0,3 7,1 1,8 % 0,01 3,6 Oman Gulf, S. Arabian 5,3 7,0 76,5 Morte Coast, S. Ionian, East 0,7 10,9 Red Sea 0,01 6,0 1,45 %

Global 41 754 116,7 5 251 358 45

A la résolution adoptée il n’y a pas de ‘hot spots’ caractérisés par des écoulements moyens supérieurs à 3 580 mm/an (Figure 7-7 et Figure 7-8). L’ensemble des régions très actives et hyperactives (qb > 715 mm/an) correspond à 18,4 % des surfaces exorheiques et 56,4 % de l’écoulement mondial. A l’opposé, les bassins les plus secs (qb < 72 mm/an) correspondent à 21,8 % de la superficie exorheique dont environ 7 M km2 (6 %) complètement privés d’écoulement, c’est-à-dire arheiques. Ces bassins les plus secs ne supportent que 12,75 % de la population exorheique globale alors que les bassins les plus humides supportent le double de la population. La corrélation générale densité de population – écoulement spécifique reste cependant médiocre.

356 7.5 Principaux résultats

Figure 7-7 : Carte de la distribution des flux d’eau (écoulement spécifique en mm/an) pour les Amériques – par bassins côtiers avec les classes par rapport à la moyenne (voir texte). Bassins endorheiques en gris. Une maille de 30° lat./long. a été ajoutée.

357 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Figure 7-8 : Distribution des flux d’eau (mm/an) – Afrique, Europe, Asie et Australasie – par bassins côtiers avec classes par rapport à la moyenne (voir texte). Bassins endorheiques (chiffres pour la Caspienne et pour l’Aral) en gris. Une maille de 30° lat./long. a été ajoutée.

358 7.5 Principaux résultats

Bilan général par classes d’écoulement

Les regroupements en classes d’écoulement permettent de déterminer les bilans de matières ou de pressions anthropiques (Ex. : population) dans des bassins de mêmes caractéristiques, ici l’écoulement. On peut fragmenter en classes relatives, par rapport à une valeur moyenne globale, comme nous l’avons fait précédemment, ou par classes avec une progression géométrique de 1,55 à 3 800 mm/an (Table 7-21 / Figure 7-9).

Figure 7-9 met bien en évidence l’importance très grande des régions les plus humides

(qb > 400 mm/an) dans les flux d’eau, et donc de matière, à l’échelle globale. Table 7-21 permet de se rendre compte des grandes différences entre les continents, par exemple pour la population. Dans les régions très sèches (25 < q < 50 mm/an), à écoulement au mieux saisonnier, les densités de population vont de 5,4 (Australie) à 93 hab/km2 (Asie). Entre 100 et 200 mm/an tous les continents sont représentés et les densités de population varient de 3,8 (Amérique du Nord) et 5,8 (Australie) à 88 (Europe). Il y a donc des stratégies de peuplement très différentes entre les continents pour une même ressource hydrique, d’autres facteurs entrent en jeu également : histoire des relations Homme – ressources hydriques, température, etc.. La ressource hydrique abondante est sans doute nécessaire au développement de population dense puisque le maximum de densité est de 200 hab/km2 en Asie tropicale entre 400 et 800 mm/an, mais ce n’est pas du tout un facteur suffisant puisque la Nouvelle Zélande, l’Australie du NE n’ont que 8 hab/km2 pour la même classe d’écoulement.

359 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Table 7-21 : Distribution de la population, des flux d’eau, de la densité de la population et de l’écoulement spécifique pour 12 classes d’écoulement spécifique. Classes de débit Total spécifique (mm/an) 1,55 3,15 6,25 12,5 25 50 100 200 400 800 1600 3800 Nombre de segments Afrique 3 - - 1 3 2 2 4 3 2 2 - 23 Europe ------1 3 8 4 - - 16 N. Amérique 1 - - - 1 3 4 2 7 10 5 1 34 S. Amérique - - - - - 1 1 3 4 1 5 1 16 Asie 1 2 - - - 3 1 4 12 10 7 1 41 Australasie - - - 2 1 1 - 2 - 5 5 1 17 Global exorheic 5 2 0 3 5 10 9 18 34 32 24 4 147 Population / segment (M hab) Afrique 28,7 - - 18,3 36,9 53,2 152 206 120 18,4 15,4 - 649 Europe ------25,7 196 319 74,7 - - 616 N. Amérique - - - - 17,4 39,4 17,1 9,7 156 125 67,2 2,3 434 S. Amérique - - - - - 6,2 8,4 41,9 124 34,9 91,3 4,9 312 Asie 15,9 26,2 - - - 418 0,005 272 577 956 879 40,1 3185 Australasie - - - 0,7 1,6 6,5 - 8,08 - 7,2 38 0,03 62 Global exorheic 44,6 26,2 0 18,9 55,9 523 203 734 1297 1216 1091 47,3 5259 Ecoulement / segment (km3/an) Afrique 1,1 - - 11,4 23,2 47,5 370 844 2019 532 558 - 4406 Europe - - - - - 1,4 49,4 417 1365 522 - - 2355 N. Amérique - - - - 22,7 114 276 314 1661 2051 2413 1517 8368 S. Amérique - 1,9 - - - 19,6 62,9 312 1184 252 9773 242 11848 Asie - - - - - 201 1,9 959 2765 2612 5646 636 12821 Australasie - - - 18 9,3 46,4 - 163 - 561 1015 102 1914 Global exorheic 1,1 1,9 0 29,4 55,2 430 760 3009 8994 6530 19405 2497 41712 Superficie (1 000 km2) Afrique 4556 - - 1295 1688 1237 4783 5197 6351 696 465 - 26268 Europe - - - - - 31 572 2215 4595 792 - - 8205 N. Amérique - - - - 1044 2851 2977 2508 6147 3432 540 919 20418 S. Amérique - - - - - 406 1047 814 4223 446 9309 148 16393 Asie 440 1064 - - - 4502 31 6315 11432 4779 5564 349 34476 Australasie - - - 1973 471 1198 - 1398 - 901 760 42,3 6743 Global exorheic 4996 1064 0 3268 3203 10225 9410 18447 32748 11046 16638 1458 112503 Moyenne de la densité de population (hab/km2) Afrique 6,3 - - 14,1 21,9 43,0 31,8 39,7 18,9 26,4 33,1 - 235 Europe - - - - - 0,0 44,9 88,5 69,6 94,4 - - 297 N. Amérique - - - - 16,7 13,8 5,7 3,9 25,4 36,4 124 2,4 229 S. Amérique - - - - - 15,3 8,0 51,5 29,4 78,3 9,8 33,1 225 Asie 36,1 24,6 - - - 92,8 0,2 43,2 50,5 200 158 115 720 Australasie - - - 0,3 3,4 5,4 - 5,8 - 8,0 50,0 0,8 73,8 Global exorheic 8,9 24,6 0 5,8 17,5 51,2 21,6 39,8 39,6 110 65,6 32,4 46,7 Ecoulement spécifique (mm/an) Afrique 0,2 - - 8,8 13,7 38,4 77,4 162 318 764 1200 - 2583 Europe - - - - - 45,2 86,4 188 297 660 - - 1276 N. Amérique - - - - 21,7 40,0 92,5 125 270 598 4469 1651 7479 S. Amérique - - - - - 48,3 60,1 384 280 565 1050 1635 4022 Asie 0,0 0,0 - - - 44,7 61,3 152 242 547 1015 1822 3883 Australasie - - - 9,1 19,7 38,7 - 116 - 622 1336 2411 4553 Global exorheic 0,2 1,8 0 9,0 17,2 42,1 80,7 163 275 591 1166 1712 371

360 7.5 Principaux résultats

40 N 35000 2 Superficie par classe 32748 Nombre de segments par classe 34 2 35 00 km d'écoulement spécifique (1000 km ) 30000 d'écoulement spécifique 32 10 30 25000

25 24

20000 18447 20 18 16638 15000 15 11046 10225 10 9410 10 9 10000

5 5 4996 5 4 3 5000 3268 2 3203 0 1064 1458 0 0 0 1,55 3,15 6,25 12,5 25 50 100 200 400 800 1600 3800 1,55 3,15 6,25 12,5 25 50 100 200 400 800 1600 3800 Classes d'écoulement spécifique (mm / an) Classes d'écoulement spécifique (mm / an)

1400 120 b

1297 2 Moyenne de la densité de population par classe a 110

Population totale par classe m 2 k

1216

M h d'écoulement spécifique (hab / km ) 1200 d'écoulement spécifique (M hab) 100

1091 hab /

1000 80

65,6 800 734 60 51,2 600 523 39,8 39,6 40 32,4 400 24,6 21,6 203 20 17,5 200 8,9 55,9 5,8 44,6 26,2 47,3 0 19,0 0 0 0 1,55 3,15 6,25 12,5 25 50 100 200 400 800 1600 3800 1,55 3,15 6,25 12,5 25 50 100 200 400 800 1600 3800 Classes d'écoulement spécifique (mm / an) Classes d'écoulement spécifique (mm / an)

25000 1800 1712 n n / a Ecoulement total par classe / a

3 1600 3 Ecoulement spécifique par classe mm km d'écoulement spécifique (km / an) 20000 19405 d'écoulement spécifique (mm / an) 1400

1200 1166 15000 1000

800 10000 8994 591 600 6530

5000 400 275 3009 2497 200 163 80,7 430 760 42,1 1,1 1,9 0 29,4 55,2 0,2 1,8 0 9,0 17,2 0 0 1,55 3,15 6,25 12,5 25 50 100 200 400 800 1600 3800 1,55 3,15 6,25 12,5 25 50 100 200 400 800 1600 3800 Classes d'écoulement spécifique (mm / an) Classes d'écoulement spécifique (mm / an)

Figure 7-9 : Histogrammes des distributions de la population, des flux d’eau, de la densité de population et de l’écoulement spécifique pour 12 classes d’écoulement spécifique.

361 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

7.5.5 Répartition des flux d’azote total

Sur la base des flux d’azote total contemporains (GREEN et al. 2003) connus pour chaque cellule côtière nous avons appliqué la décomposition précédente en 8 regroupements, des points chauds aux régions ‘mortes’ (Table 7-22).

Table 7-22 : Distribution des bassins exorheiques et de leurs flux d’azote total (contemporain) par classes -2 -1 de flux spécifiques d’azote, normalisés au flux moyen global (YN* = 355 kg N km an ).

Y moyen dans la classe YNi / YN* % superficie globale % flux azote global (kg N km-2 an-1) 10 Hot spots - - - 5 Hyperactive 1,9 11,5 2173 2 Très active 12,7 39,8 1128 0,5 Active 35,2 38,6 393 0,2 Sub-active 25,2 8,4 119 0,1 Hypo-active 8,0 1,2 55 0,01 Inactive 11,8 0,43 13,2 Morte 5,3 0,016 1,1 Global 100 % 100 % 355

Comme pour les décompositions précédentes il n’y a pas de points chauds à cette résolution (Figure 7-10 et Figure 7-11). Les régions très actives et hyperactives -2 -1 (YN > 710 kg N km an ) correspondent à 14,6 % seulement des superficies mais à plus de la moitié de flux total d’azote (51,8 %). A l’autre extrémité de cette échelle les régions les moins -2 -1 actives (YN < 71 kg N km an ) correspondent à 25,1 % des superficies mais à seulement 1,65 % des flux d’azote. Nous n’avons pu considérer ici que l’azote total, c’est-à-dire comprenant l’azote organique dissous et particulaire. Si nous disposions des nitrates seuls il est probable que la distribution des flux serait encore plus dissymétrique : peut-être les deux tiers des flux seraient générés sur 15 % de la surface exorhéique.

362 7.5 Principaux résultats

Figure 7-10 : Carte de la distribution des flux d’azote (flux spécifique en kg N km-2 an-1) pour les Amériques – par bassins côtiers avec les classes par rapport à la moyenne (voir texte). Bassins endorheiques en gris. Une maille de 30° lat./long. a été ajoutée.

363 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Figure 7-11 : Distribution des flux d’azote (kg N km-2 an-1) ; Afrique, Europe, Asie et Australasie – classes par rapport à la moyenne (voir texte). Bassins endorheiques (chiffres affichés pour la Caspienne et pour l’Aral) en gris. Une maille de 30° lat./long. a été ajoutée.

364 7.6 Importance des mers régionales

7.6 Importance des mers régionales

7.6.1 Identification des mers régionales Une des applications les plus immédiates de la segmentation côtière concerne le bilan des mers régionales. Telle que nous l’avons conçue la fragmentation côtière nous permet d’effectuer de multiples regroupements géographiques (nous avons déjà présenté les regroupements sur la base des densités de population et d’écoulement hydrique), en particulier par continent, par bassins océaniques et par mers régionales. Les mers régionales sont ici définies sur la base de plusieurs critères (Cj).

- C1 mer quasiment fermée : rapport ouverture sur l’océan / plus grande largeur ou longueur < 1/10. C’est le cas de la Baltique, Méditerranée, Mer Noire, Mer Rouge, Golfe Persique, Golfe de Basse Californie, Golfe de Pohai, du Saint Laurent, Baies de Foxe, Hudson, Mer du Japon

- C2 mer largement fermée sur l’océan mondial, en général par un chapelet d’îles : Mer de Chine du Sud, Mer de Sulu, des Philippines, des Célèbes et de Banda ; Baie d’Ungava

- C3 mers fermées par des seuils sous-marins (forte capacité de rétention des matières particulaires) et/ou des chapelets d’îles : Okhotsk, Béring, Golfe du Mexique, Mer des Caraïbes, Mer Jaune

- C4 mers très peu profondes et /ou bordées au large par un cordon d’îles ayant été quasiment à sec lors des derniers abaissements du niveau marin : Mer d’Arafura / Golfe de Carpentarie ; ensemble de la Plate-forme Sibérienne – pour l’instant la Mer du Nord et la Côte de Patagonie n’ont pas été comptées dans cet ensemble

- C5 zone côtière largement fragmentée par des cordons d’îles : Colombie Britannique (North Cascadia Basin), Sud Chili (Chile Trench) et Canadian Archipelago

On peut ainsi définir un large ensemble de bassins qui ne sont pas directement en contact avec l’Océan ouvert et qui filtrent les apports particulaires et, dans une large mesure, les apports dissous (carbone, nutriments) provenant des continents. En plus de la Mer Méditerranée au sens strict, on peut ainsi distinguer une ‘Méditerranée’ Nord Américaine (Golfe du Mexique – Mer des Caraïbes) et une ‘Méditerranée’ Ouest Pacifique comprise entre le continent asiatique et la Barrière de Feu depuis la Mer d’Okhotsk jusqu’à la mer de Banda. Certains océans comme l’Océan Indien ont moins de mers régionales que d’autres, l’Atlantique Sud n’a pas de mer régionale.

365 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Table 7-23 : Proportion de mers régionales (critères C1 à C5).

Atlantique Atlantique Pacifique Pacifique Indien Arctique Total Nord (1) Sud Ouest Est Bassins versants exorheiques 43,86 12,71 13,48 6,28 20,79 17,34 114,46 (A en M km2) Bassins des ‘Mers régionales’ avec 24,46 0,0 12,36 1,76 5,59 14,34 58,5 Arctique (B en M km2) % bassins mers régionales 55,8 0,0 91,6 28,0 26,9 82,7 51,1 (B / A en %) (1) Le bassin South Guiana Coast / Amazon Cone (# 1104) est comptabilisé dans l’Atlantique Nord ainsi que le basin Sao Tome – Principe (# 0015)

Une première exploitation de cette nouvelle distinction, reliant les bassins continentaux au mers régionales est présentée à Table 7-24 pour les flux d’eau, d’azote total, de sédiments et pour la population de la zone exorheique.

Table 7-24 : Caractéristiques des bassins continentaux reliés aux mers régionales (critères C1 à C5).

Superficie Volume d’eau Population Flux d’azote Flux de MES

(M km2) écoulé (km3/an) (M hab) total (M t/an) (M t/an) Bassins exorheiques (A) 114,5 40 400 5 254 40,8 15 880 Bassins des mers 58,5 17 970 2 648 21,0 7 530 régionales (B) % mers régionales 51,1 44,5 50,4 51,6 47,4 (B / A en %)

Quel que soit le critère utilisé, les mers régionales “filtrent” environ la moitié des apports continentaux. La prise en compte explicite de ce filtre dans les modèles océaniques est donc indispensable.

366 7.7 Premières conclusions et perspectives

7.7 Premières conclusions et perspectives La segmentation des bassins exorheiques en 140 – 150 unités environ permet des approches très diverses, tant en ce qui concerne les bilans d’apport aux continents que des nouvelles typologies des surfaces continentales, des zones côtières pouvant servir aux modèles globaux (Earth System Science).

7.7.1 Importance de la zone côtière La zone côtière au sens strict, c’est-à-dire limitée à un ruban d’une profondeur de 50 km, n’est pas nécessairement le lieu principal des activités humaines comme on a tendance à le penser. De très grandes régions sont caractérisées par des zones côtières complètement vides (côte arctique, croissant aride de la Mauritanie à l’Iran), ou nettement moins peuplées que l’intérieur des continents (ensemble de l’Afrique). Il est relativement rare que, dans les bassins les plus profonds (D > 400 km) la zone côtière soit plus peuplée que l’intérieur du bassin. Le peuplement côtier caractérise bien sûr les segments insulaires ou peu profonds (D < 100 km), particulièrement abondants en Asie du Sud Est, mais certains de ces segments sont complètement dépourvus de population (Canadian Archipelago, South Chile).

7.7.2 Hétérogénéité des flux spécifiques A la résolution adoptée (1 M km2 environ) les flux spécifiques de matières (écoulement, azote total, sédiments) et les pressions anthropiques (densité de population) varient d’un facteur 1 à 1 000. Il en résulte qu’une partie minoritaire des continents (15 à 20 % des régions exorheiques) est responsable de 55 à 65 % des flux ou des pressions, alors que 20 % des continents contribuent pour moins de 5 % de ceux-ci (illustration sur la Figure 7-12 et la Figure 7-13 suivant l’échelle relative déjà utilisée dans ce chapitre). Il importe donc d’identifier avec la plus grande précision ces régions ou bassins qui sont ‘hyperactifs’, c’est-à-dire dont les activités spécifiques (flux, pressions) sont supérieures à cinq fois la moyenne globale. A cette résolution nous n’avons pas identifié de bassins – points chauds (Hot spots) dont les activités spécifiques seraient supérieures à dix fois la moyenne globale. Cependant nous suspectons l’Europe de l’Ouest d’être un Hot spot pour les flux de nitrates seuls.

367 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

World distribution of population in exorheic basins

(115 M km2, n=160, global average density 45 p/km2)

Area in each class (% of global) Population (% of global per classes of per classes of population density population density

6,7 17,6 11,5 17,3 31,0 11,7 4,2 0,02 1,0 1,7 5,8 28,3 36,8 26,5

0.01 0.1 0.2 0.5 2 5 10 d / d 0.01 0.1 0.2 0.5 2 5 10 d / d 2 0.5 4.5 9 22 90 225 450 d(p/km2) 0.5 4.5 9 22 90 225 450 d(p/km )

- 26,5 % of the population linked to oceans (1 390 M people) live in 4,2 % of exorheic area where population density exceeds 5 times the world average

- 2,8 % of the population (140 M people) live in 35,8 % of exorheic area where population density is less than 1/5 of the world average

Figure 7-12 : Illustration de la distribution de la population dans les bassins côtiers exorheiques.

World distribution of runoff and water fluxes in exorheic basins (115 M km2, n=160, global runoff 358 mm/yr)

Area in each class (% of global) Discharge (% of global) per classes of per classes of river runoff river runoff

6,0 7,1 8,7 18,4 41,2 18,2 0,34 0,01 0,31 1,1 6,1 36,2 54,6 1,8

0.01 0.1 0.2 0.5 2 5 10 q / q 0.01 0.1 0.2 0.5 2 5 10 q / q 3.6 36 72 180 716 1790 q(mm/yr) 3.6 36 72 180 716 1790 q(mm/yr)

- 54,6 % of the discharge to ocean (22 800 km3/yr) originates from 18,2 % of exorheic area where annual runoff is between 2 – 5 times the world average

- 1,4 % of the discharge (600 km3/yr) originate from 21,8 % of exorheic area where annual runoff is less than 1/5 of the world average

Figure 7-13 : Illustration de la distribution de l’écoulement spécifique dans les bassins côtiers exorheiques.

368 7.7 Premières conclusions et perspectives

7.7.3 Mers régionales et bordures des continents Les flux des continents aux océans sont filtrés et modifiés de plusieurs façons : dépôts sur les versants, les plaines d’inondation, les zones humides, dans les lacs et, aujourd’hui, les réservoirs. J.D. MILLIMAN (1991) a également attiré l’attention sur le ‘filtre estuarien’ en particulier pour les matériaux sédimentaires jusqu’aux sablons fins. Les fossés profonds des océans (trenches) servent également comme dépôts, les grands deltas du globe sont sous-marin, le plus grand étant le delta du Ganges (avec beaucoup de matériel arrivant à l’entrée entre la ‘Ninetyeast Ridge’ et le Java Trench et étant déposé non seulement au large de la Baie de Bengal mais aussi à l’est de la ‘Ninetyeast Ridge’). Nous pensons qu’on peut maintenant distinguer les apports aux mers régionales des apports à l’océan ouvert, en particulier dans les bilans et modèles régionalisés qui commencent à se développer (Ex. : LUDWIG et al. 1998). (AUMONT et al. 2001). Les mers régionales au sens le plus large, c’est-à-dire incluant certaines mers exondées au dernier maximum glacière, interceptent environ la moitié des flux hydriques et sédimentaires, la moitié des flux d’azote et correspondent à la moitié de la population des régions exorheiques.

7.7.4 Perspectives Nous n’avons dans ce chapitre qu’abordé une typologie, ou plutôt une nouvelle géographie des transferts fluviaux à l’échelle globale dans le cadre d’une description appropriée du Système Terrestre (Earth System) et de sa modélisation. Contrairement aux modèles atmosphériques qui ne connaissent pas de frontières et ne sont pas orientés, les écoulements fluviaux divisent le globe – sur les continents – en bassins sans communication entre eux et ont une structure et une orientation bien définie à plusieurs niveaux : exorheiques vs. endorheiques, bassins océaniques, bassins de mers régionales, etc.. Jusqu’ici l’approche utilisée concernait les grands bassins fluviaux (> 100 000 km2) et parfois les plus petits (> 10 000 km2) en privilégiant les apports des grands fleuves insérés ponctuellement dans la zone côtière. La segmentation côtière proposée ici permet de distribuer ces apports ponctuels sur des longueurs côtières plus appropriées à la cartographie (dans l’approche classique le flux de l’Amazone, 15 % du débit fluvial, est injecté sur une seule cellule de 1 ou 0,5°). La segmentation est conçue ici en cohérence avec les caractéristiques continentales et met en évidence des gradients marqués, par exemple pour l’écoulement hydrique en Afrique de l’Ouest (Ex. : Guinea Basin et Sierra Leone Basin, deux bassins mitoyens caractérisés par des qb très différents, 177 et 1 431 mm/an respectivement). La segmentation est surtout en cohérence avec les caractéristiques océaniques, qui ont été privilégiées dans la toponymie des segments, ce qui devrait faciliter son usage ultérieur par les océanographes en permettant des bilans individuels à l’échelle des bassins sédimentaires océaniques et à l’échelle des ‘Large Marine Ecosystems’. 369 7 Segmentation de la zone côtière à l’échelle globale et application aux apports continents - océans

Il nous reste encore de nombreux indicateurs à prendre en compte dans cette description de la surface des continents comme la distribution du permafrost, la distribution des différents sols et de la végétation potentielle, de l’usage actuel du sol, etc. Dans les pressions humaines nous disposons aussi par l’Université du New Hampshire de la distribution des grands barrages et réservoirs. Il nous faut maintenant poursuivre l’exploration des bases de données que nous avons acquises an répondant, par exemple, aux questions suivantes :

- Quels sont les bassins/segments côtiers caractérisés par des roches carbonatées en très fortes proportions et soumis à un écoulement supérieur à un seuil donné ?

- Quels sont les bassins/segments côtiers reliés aux régions montagneuses et à quelle distance de la mer ces reliefs sont-ils situés ?

- Quelle est la nature lithologique des segments côtiers, en particulier des plus humides ?

- Où se situent les karst côtiers ?

- Quelle est la population côtière soumise à un stress de température donné ?

Le croisement de notre nouvelle topologie continentale et des bases de données que nous avons développées ici (Ex. : lithologie), que nous développons avec l’Université du New Hampshire (relief, flux d’azote) ou mis à notre disposition (écoulement, flux de MES, climat, flux d’azote, population, etc.) permet des applications très variées pouvant servir à des disciplines diverses (océanographie, écologie terrestre et côtière, démographie, géographie physique) et en premier lieu à cette nouvelle Science du Système Terrestre (Earth System Science) développée par le WCRP, l’IGBP, l’IHDP et Diversitas.

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