Hydro-climatic fluctuations and their impact on peatland ecosystems in the Itimbiri River Basin, Mongala province, Democratic Republic of Congo (1983-2023)
Résumé (anglais)
Peatland ecosystems are highly sensitive to hydro-climatic fluctuations, with changes in temperature, precipitation, and water availability significantly affecting their structure, function, and carbon storage capacity. This article examines the hydro-climatic fluctuations and their impact on peatland ecosystems in the Itimbiri River Basin, Mongala Province, Democratic Republic of Congo, over a forty-year period from 1983 to 2023. The study employed a mixed-methods approach combining analysis of climate data (temperature, precipitation, humidity), hydrological data (water levels and discharge), and land use and land cover change analysis using remote sensing and GIS. Climate data were obtained from NASA's GISTEMP and the Hydrological Reanalysis for the Congo River Basin. Hydrological data were obtained from the Régie des Voies Fluviales. Land use and land cover change was analyzed using Landsat satellite imagery for five time periods (1983, 1993, 2003, 2013, and 2023). Results revealed significant fluctuations in climate variables over the study period. Temperature increased from 23.86°C in 1983 to 26.12°C in 2003, the highest recorded, before declining to 24.68°C in 2023. Precipitation decreased from 1,687.50 mm in 1983 to 1,302.64 mm in 2003, the lowest recorded, before increasing to 2,028.79 mm in 2023. The year 2003 exhibited the most significant climatic perturbation, with the highest temperature, lowest precipitation, and corresponding declines in water surface area (from 237 km² in 1983 to 191 km² in 2003) and vegetation indices (NDVI, NDWI, SAVI). The analysis of hydrological data revealed an overall decline in water levels and discharge over the study period, with the most significant declines observed in the last two decades. The standardized precipitation index indicated moderate to extreme drought conditions in 2003. The study found a strong correlation between climate fluctuations and land cover change, with the period of highest temperature and lowest precipitation (2003) coinciding with the most dramatic land cover changes, including a loss of 16,937 km² of primary forest and an expansion of bare soil and agricultural land. The study concludes that hydro-climatic fluctuations have a significant impact on the structure and function of peatland ecosystems in the Itimbiri River Basin. The observed climate trends, particularly the increasing temperatures and decreasing water availability, pose significant threats to the long-term sustainability of these ecosystems. The study recommends the establishment of a comprehensive monitoring network for climate and hydrological variables in the Congo Basin and the development of adaptation strategies to mitigate the impacts of climate change on peatland ecosystems..
Mots-clés: Hydro-climatology, Peatlands, Climate Change, Itimbiri River Basin, Water Availability, Drought, Deforestation, Congo Basin, Mongala Province
Résumé (français)
Les écosystèmes de tourbières sont très sensibles aux fluctuations hydro-climatiques, les changements de température, de précipitations et de disponibilité en eau affectant significativement leur structure, leur fonction et leur capacité de stockage du carbone. Cet article examine les fluctuations hydro-climatiques et leur impact sur les écosystèmes de tourbières dans le bassin de la rivière Itimbiri, province de la Mongala, République Démocratique du Congo, sur une période de quarante ans de 1983 à 2023. L'étude a employé une approche mixte combinant l'analyse des données climatiques (température, précipitations, humidité), des données hydrologiques (hauteurs d'eau et débits) et de l'analyse du changement d'occupation et d'utilisation des sols utilisant la télédétection et les SIG. Les données climatiques ont été obtenues de NASA GISTEMP et de la Réanalyse Hydrologique du Bassin du Congo. Les données hydrologiques ont été obtenues de la Régie des Voies Fluviales. Le changement d'occupation et d'utilisation des sols a été analysé en utilisant des images satellites Landsat pour cinq périodes (1983, 1993, 2003, 2013 et 2023). Les résultats ont révélé des fluctuations significatives des variables climatiques sur la période d'étude. La température a augmenté de 23,86°C en 1983 à 26,12°C en 2003, la plus élevée enregistrée, avant de diminuer à 24,68°C en 2023. Les précipitations ont diminué de 1 687,50 mm en 1983 à 1 302,64 mm en 2003, la plus faible enregistrée, avant d'augmenter à 2 028,79 mm en 2023. L'année 2003 a présenté la perturbation climatique la plus significative, avec la température la plus élevée, les précipitations les plus faibles, et les déclins correspondants de la superficie de l'eau (de 237 km² en 1983 à 191 km² en 2003) et des indices de végétation (NDVI, NDWI, SAVI). L'analyse des données hydrologiques a révélé un déclin global des hauteurs d'eau et des débits sur la période d'étude, avec les déclins les plus significatifs observés dans les deux dernières décennies. L'indice standardisé de précipitations a indiqué des conditions de sécheresse modérée à extrême en 2003. L'étude a trouvé une forte corrélation entre les fluctuations climatiques et le changement de couverture terrestre, la période de température la plus élevée et de précipitations les plus faibles (2003) coïncidant avec les changements de couverture terrestre les plus dramatiques, incluant une perte de 16 937 km² de forêt primaire et une expansion du sol nu et des terres agricoles. L'étude conclut que les fluctuations hydro-climatiques ont un impact significatif sur la structure et la fonction des écosystèmes de tourbières dans le bassin de la rivière Itimbiri. Les tendances climatiques observées, en particulier l'augmentation des températures et la diminution de la disponibilité en eau, constituent des menaces significatives pour la durabilité à long terme de ces écosystèmes. L'étude recommande l'établissement d'un réseau de surveillance complet des variables climatiques et hydrologiques dans le bassin du Congo et le développement de stratégies d'adaptation pour atténuer les impacts du changement climatique sur les écosystèmes de tourbières.
Mots-clés: Hydro-climatologie, Tourbières, Changement Climatique, Bassin de la Rivière Itimbiri, Disponibilité en Eau, Sécheresse, Déforestation, Bassin du Congo, Province de la Mongala