Caractéristiques hydrologiques du bassin amazonien
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Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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Caractéristiques hydrologiques du bassin amazonien
Jean Loup Guyot(1), Jacques Callède(1), Gérard Cochonneau(1), Naziano Filizola(2),
Valdemar Guimarães(2), Pascal Kosuth(1), Michel Molinier(3), Eurides de Oliveira(2),
Frédérique Seyler(1), Patrick Seyler(1)
(1) IRD, CP 7091 Lago Sul, 71619-970 Brasília, DF, Brésil
(2) ANEEL, SGAN 603, 70830-030 Brasília, DF, Brésil
(3) IRD Hydrologie, BP 5045, 34032 Montpellier Cedex, France
LE BASSIN AMAZONIEN
Limites et extension
Le bassin versant de l’Amazone (Figure 1), le plus vaste bassin hydrographique du monde,
couvre une superficie de 6.1 106 km2 et s’étend de 79° de longitude Ouest (Rio Chamaya,
Pérou) à 48° de longitude Ouest (Rio Pará, Brésil), et de 5° de latitude Nord (Rio Cotingo,
Brésil) à 20° de latitude Sud (Rio Parapeti, Bolivie). Ce bassin continental s’étend sur plusieurs
pays : Brésil (63%), Pérou (17%), Bolivie (11%), Colombie (5.8%), Équateur (2.2%),
Venezuela (0.7%) et Guyana (0.2%). Le bassin amazonien est bordé, à l’ouest et au sud-ouest
par la chaîne montagneuse des Andes, qui culmine à près de 7000 m : Nevado Huascaran
(6768 m, Pérou), Illampu (6550 m, Bolivie). Cette partie andine du bassin représente seulement
12% de la superficie totale du bassin amazonien (Figure 2). Les rivières issues de la Cordillère
des Andes (Rio Marañón - Solimões, Rio Madeira) présentent des profils en long
caractéristiques où l’on passe brutalement d’un domaine andin à fort gradient altitudinal à la
plaine amazonienne à très faible déclivité (1-2 cm.km-1). Au Nord, les tributaires drainent le
bouclier guyanais, qui culmine au Pico da Neblina (3014 m, Brésil). Au Sud, le bassin est
limité par les reliefs du bouclier brésilien qui forme le Planalto Central. Les boucliers guyanais
et brésilien représentent 44% du bassin versant. Entre ces boucliers et les Andes, c’est le
domaine de la plaine amazonienne, aux faibles altitudes, et où s’établissent de manière
temporaire, voire permanente, des connections hydrologiques avec les bassins voisins de
l’Orénoque (au Nord) et du Paraná (au Sud). Le Canal de Casiquiare au Venezuela (Bassin du
Rio Negro) est l’exemple le plus connu de ce type d’anastomose [Sioli, 1984].
Le réseau hydrographique
La source de l’Amazone est située dans la Cordillère orientale des Andes péruviennes, à
l’amont du Rio Apurimac près de Cuzco. Cette rivière andine, qui va former le Rio Ucayali,
reçoit les apports du Rio Pachitea avant de quitter les Andes. Dans la plaine amazonienne du
Pérou, le Rio Ucayali reçoit en rive gauche les apports successifs des rios Marañón et Napo, qui
proviennent respectivement de la Cordillère Centrale du Pérou, et des Andes équatoriennes. A
l’aval de la confluence Ucayali - Marañón, près de Iquitos, ce fleuve s’appelle Rio Amazonas
au Pérou et Rio Solimões au Brésil. Dans ce pays, le Rio Solimões reçoit à nouveau en rive
gauche les apports de deux tributaires andins de Colombie : les rios Putumayo - Içá et Caquetá -
Japurá. En rive droite, le Rio Solimões reçoit également les contributions des rios Juruá et
Purus, issus de l’avant pays andin situé à la frontière Pérou - Brésil. Près de Manaus, le Rio
Solimões rencontre le Rio Negro (Encontro das Águas) pour former le Rio Amazonas au Brésil.
Situé sous l’équateur, le bassin du Rio Negro draine la plaine amazonienne et, au Nord (Rio
Branco), les reliefs du bouclier guyanais. A l’aval de Manaus, l’Amazone reçoit les apports du
Rio Madeira, qui draine les Cordillères orientales des Andes de Bolivie et du Pérou. Le
1Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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bouclier brésilien est principalement drainé par le Rio Guaporé - Itenez, affluent du Rio
Madeira, et par les rios Tapajós et Xingu, qui vont rejoindre le bas Amazone. Le cours aval de
ces deux cours d’eau est caractérisé par un chenal large et profond, appelé Ria-Lac, témoin des
vallées de l’époque glaciaire, quand le niveau des océans était environ 100 mètres plus bas que
leur niveau actuel [Tricart, 1975]. La partie orientale du bouclier guyanais est drainée vers le
Sud par des cours d’eau comme les rios Trombetas et Jari, qui rejoignent le bas Amazone.
VENEZUELA
GUYANAS
COLOMBIA
Rio
Rio T
Bran
Ri
oJ
romb
co
ar
Rio Negro
i
etas
Rio Japurá
ECUADOR Ri
o
Óbidos
Na
po MANAUS
Rio Içá nas
azo
Rio Solimões
io Am
R
Rio Marañón
s
jó
pa
Ta
a
eir
o
Ri
ad
M
uruá
Rio J
o
Ri
yali
s
ru
Pu
Uca
u
Rio Xing
o
Ri
Rio
BRAZIL
PERU
Rio
Gu
apo
ré
amoré
ni e
Rio B
Rio M
BOLIVIA
km
0 500 1000
Figure 1 : Le bassin de l’Amazone
7 000
6 000
5 000
Altitude (m)
4 000
3 000
2 000
1 000
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Basin Area (%)
Figure 2 : Courbe hypsométrique du bassin de l’Amazone
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Caractéristiques de la plaine amazonienne
La géomorphologie de la plaine d’inondation est contrôlée par des arcs structuraux [Putzer,
1984], qui ont un effet sur la largeur de celle ci et sur la sinuosité et le gradient du fleuve
[Sternberg, 1955 ; Tricart, 1977 ; Dunne et al., 1998]. Au Brésil, le chenal de l’Amazone est
remarquablement rectiligne sur la plus longue partie de son cours, avec des sinuosités
moyennes sur 100 km de 1.0 à 1.2, sauf sur un tronçon de 350 km où la sinuosité varie de 1.3 à
1.7 [Mertes et al., 1996], alors que ces valeurs varient de 1.5 à 4.0 dans la plaine amazonienne
de Bolivie, sur les formateurs du rio Madeira [Guyot, 1993]. Les largeurs moyennes sur 100 km
du chenal de l’Amazone, mesurées en basses eaux sur les images radar au 1 :250 000, passent
de 2 km près de la frontière Pérou - Brésil, à plus de 4 km près de Óbidos, alors que les
profondeurs moyennes en basses eaux, extraites des cartes de navigation, passent
progressivement de 10 à 20 m [Mertes et al., 1996]. Les résultats obtenus au cours de la
huitième campagne du programme HIBAM [Guyot et al., 1998] sur le cours principal du Rio
Solimões - Amazonas en période de hautes eaux (avril - juin 1997), montrent que la largeur du
fleuve varie de 1000 m (Tabatinga) à 7000 m (Almeirim), alors que les profondeurs passent de
30 m (Tefé) à 100 m (Itacoatiara) selon la géométrie du cours d’eau (Figure 3).
River width (m)
-500 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000
0
Teresina
25
Santo Antônio do Içá
Depth (m)
Tefé
Manacapuru
50 Fonte Boa
Itapeua
75
River width (m)
-1 000 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000
0
25
Taperinha
Depth (m)
50
Parintins
Óbidos
75 Jatuarana
Itacoatiara
100
Figure 3 : Section des stations hydrométriques, Rio Solimões - Amazonas, avril - juin 1997
3Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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Depuis Tabatinga (frontière Pérou - Brésil) jusqu’à Almeirim, la superficie de la section jaugée
augmente progressivement avec le débit, alors que la vitesse moyenne de l’eau dans la section
varie de 1.3 à 2.0 m.s-1 suivant les sections. En période de basses eaux, cette vitesse moyenne
varie de 0.8 à 1.4 m.s-1 pour le même tronçon Tabatinga - Almeirim [Guyot et al., 1996]. Pour
le Rio Negro à Paricatuba et le Rio Tapajós à Alter do Chão, cette vitesse moyenne varie
respectivement de 0.1 à 0.5 m.s-1 et de 0.01 à 0.3 m.s-1, en fonction de la saison.
Les zones inondées - Várzeas
Dans le bassin amazonien, la forte amplitude de variation des niveaux d’eau au cours du cycle
hydrologique (jusqu’à 15 m sur le Rio Negro à Manaus) génère des inondations régulières de
vastes zones, appelées localement várzeas [Sioli, 1984]. Ces zones inondées, qui s’étendent sur
plus de 300 000 km2 au Brésil sont principalement localisées en bordure des principaux fleuves
du bassin [Junk, 1997]. Les superficies inondées augmentent régulièrement depuis Tabatinga
jusqu’à Almeirim, de façon similaire à la superficie du bassin versant. En Bolivie, sur le haut
bassin du Rio Madeira, les reliefs du socle précambrien près de la frontière Brésil - Bolivie,
sont à l’origine de la grande plaine d’inondation du Béni, dont la superficie est estimée à
150 000 km2 [Roche et Fernandez, 1988].
LE REGIME CLIMATIQUE
Le bassin de l’Amazone reçoit une pluie moyenne annuelle de 2460 mm [Molinier et al., 1996],
qui provient essentiellement de l’Océan Atlantique, avec un fort recyclage (jusqu’à 50%) par
évapotranspiration de la forêt amazonienne [Salati et Marques, 1984]. Pour la partie brésilienne
du bassin, la distribution saisonnière des précipitations individualise des régions aux régimes
différents [Ratisbona, 1976 ; Nimer, 1991]. dans l’hémisphère Nord (Bassin du Rio Negro), le
maximum pluviométrique est observé de mai à juillet, alors qu’il arrive de décembre à mars
dans le Sud du bassin. Dans les Andes de Bolivie, la topographie exerce une forte influence sur
la pluviométrie, avec des valeurs extrêmes de 6000 mm.an-1 observées sur les piedmonts andins,
et de 300 mm.an-1 dans quelques vallées intra montagneuses [Roche et al., 1992]. Dans la partie
occidentale équatoriale du bassin, et plus principalement sur les contreforts des Andes du
Pérou, d’Équateur et de Colombie, le régime saisonnier des précipitations est caractérisé par
une distribution bimodale [Johnson, 1976]. A partir des données de 850 postes pluviométriques
provenant des différents pays de la région, la carte des pluies moyennes annuelles du bassin de
l’Amazone a pu être établie pour la période 1970-1996 (Figure 4). Pour cette période, la pluie
moyenne annuelle sur l’ensemble du bassin est de 2300 mm., avec des minima de 300 mm.an-1
observés dans les vallées des Andes orientales de Bolivie et du Pérou, et des maxima
enregistrés sur les bassins des rios Negro et Japurá près de la frontière Brésil - Pérou -
Colombie, et dans les zones de piedmont andin en Bolivie (Chaparé), au Pérou et en Équateur.
La distribution latitudinale des précipitations montre une dispersion asymétrique des données,
avec une valeur modale comprise entre les latitudes 0 et 5° Nord, alors que des valeurs
ponctuelles extrêmes (jusqu’à 6000 mm.an-1) sont observées au piedmont andin, entre les
latitudes 10 et 20° Sud.
LE REGIME HYDROLOGIQUE
Les données
En Amazonie brésilienne, l’Agence Nationale de l’Énergie Électrique (ANEEL, ex DNAEE)
gère un vaste réseau de plus de 200 stations hydrométriques, avec mesure régulière des débits.
La majorité de ces stations fonctionnent depuis les années 1970 [Fernandes, 1996]. Pour la
4Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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Bolivie, les données utilisées proviennent des 12 stations du projet PHICAB [Abasto et al.,
1985]. Les niveaux d’eau obtenus aux stations hydrologiques sont des niveaux relatifs, et ne
peuvent pas être interprétés comme valeurs absolues. Une opération est actuellement en cours
pour un rattachement géodésique des principales stations du bassin [Kosuth et al., 1999].
5
0
-5
-10
-15
-20
-80 -75 -70 -65 -60 -55 -50
Figure 4 : Carte de la pluviométrie moyenne annuelle du bassin de l’Amazone, 1970-1996
La variabilité des hauteurs d’eau
Pour la période 1970-1996, l’amplitude de variation des hauteurs d’eau (hauteur maximale -
hauteur minimale) a été étudiée sur l’ensemble du bassin. Les résultats obtenus (Figure 5)
montrent que cette amplitude varie de 2 à 18 m au cours du cycle hydrologique. Les valeurs
minima (de 2 à 4 m) sont observées à l’amont, sur les cours d’eau des boucliers (Rios Branco,
Jari, Xingu, Tapajós et Guaporé) alors que les maxima (de 15 à 18 m) sont enregistrés sur les
parties aval des rios Juruá, Purus et Madeira. Sur le Rio Solimões - Amazonas, ces amplitudes
varient de 12 m (Teresina, près de la frontière Pérou - Brésil) à 15 m (Manacapuru, près de
Manaus), puis décroît régulièrement à 8 m (Óbidos) et enfin 3 m (Macapá, près de
l’embouchure de l’Amazone). Pour étudier la variabilité saisonnière de ces hauteurs d’eau et
comparer les différents tributaires, l’année 1985 - année hydrologiquement normale, a été
choisie. Sur le Rio Solimões - Amazonas (Figure 6), la station de Teresina (983 160 km2)
présente un hydrogramme plurimodal, caractéristique du régime équatorial, avec un premier pic
en décembre - janvier, et un second pic plus important en avril - juin [Molinier & al., 1996].
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Water level
km variability (m)
0 500 1000
2 10 18
Figure 5 : Variabilité saisonnière des hauteurs d’eau dans le bassin de l’Amazone
A l’aval, à la station de Manacapuru (2 147 740 km2), l’hydrogramme est beaucoup plus
régulier, avec un maximum de crue de mai à août, bien que le premier petit pic précoce soit
encore observable en janvier - février. A l’aval de Manaus, la station hydrométrique de Óbidos
(4 618 750 km2) présente un maximum de crue unique et étalé d’avril à juillet, qui est la
composition des apports des rios Solimões, Negro et Madeira. Sur le Rio Negro, les stations de
Curicuriari près de São Gabriel da Cachoeira (194 460 km2) et de Barcelos (367 250 km2)
présentent des hydrogrammes bimodaux, avec un premier pic de crue en janvier, et un second
plus important en juin - septembre (Figure 7). Plus à l’aval, à Manaus (696 810 km2), le Rio
Negro présente un hydrogramme sans relation directe avec ceux de Curicuriari ou de Barcelos,
mais très similaire de celui de Manacapuru sur le Rio Solimões. En fait, la station de Manaus
est très fortement influencée par les niveaux du Rio Solimões et les hauteurs d’eaux enregistrés
ne correspondent pas au débit du Rio Negro. Cet effet de barrage hydraulique est largement
observé sur tous les affluents du Rio Solimões - Amazonas, et sur plusieurs centaines de
kilomètres [Meade et al., 1991]. Sur le Rio Purus, issu de l’avant bassin péruvien, la station
amont de Manuel Urbano (33 690 km2) présente un hydrogramme plurimodal, mais avec une
période de hautes eaux bien marquée de novembre à mai (Figure 7). A la station de Lábrea
(220 350 km2), l’amplitude augmente brusquement, avec un maximum de crue unique et étalé
de janvier à juin, suivi d’une baisse rapide du niveau des eaux. Dans la partie aval du Rio
Purus, à la station de Arumã (359 850 km2), l’hydrogramme observé avec un maximum étalé
d’avril à juillet, ne reflète pas seulement l’hydrologie du Rio Purus, mais semble être lui aussi
sous l’influence des niveaux du Rio Solimões. Pour le Rio Madeira, la station de Angosto del
Bala (67 500 km2) située au piedmont des Andes de Bolivie, présente un hydrogramme
plurimodal, mais avec une saison humide bien marquée de novembre à mars (Figure 8). A la
station de Abunã (899 800 km2), située à l’aval de la frontière Bolivie - Brésil, ce graphique est
encore plurimodal, avec cependant un décalage du maximum, qui s’étale de janvier à juin.
6Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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700
Teresina
Itapeua
600
Sto Antônio Manacapuru
500
Relative Water Level (cm)
400
300
200
100
0
-100
01/01/85 01/01/86
700
Jatuarana
600
Óbidos
500
Relative Water Level (cm)
Santarém
400
300
200
100
Porto de Moz
0
-100
01/01/85 01/01/86
500
Macapá
400
15 days mobil average
Relative Water Level (cm)
300
200
100
0
-100
01/01/85 01/01/86
Figure 6 : Hauteurs d’eau journalières - Rio Solimões - Amazonas, 1985
7Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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900
Curicuriari
800
700
Manaus Serrinha
600
Relative Water Level (cm)
Moura
500
400
300
Barcelos
200
100
0
-100
01/01/85 01/01/86
1 300 Ipixuna
1 100 Eirunepe
Relative Water Level (cm)
900
Santos Dumont
700
Gavião
500
300
Cruzeiro do Sul
100
-100
01/01/85 01/01/86
1 500 Boca do Acre
1 300 Lábrea
1 100
Relative Water Level (cm)
Arumã
900
Beruri
700
500
300
100 Manuel Urbano
-100
01/01/85 01/01/86
Figure 7 : Hauteurs d’eau journalières, Rios Negro, Juruá and Purus, 1985
8Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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Près de la confluence avec l’Amazone, à la station de Borba (1 328 600 km2), l’hydrogramme
du Rio Madeira présente une crue unique et étalée de février à juillet. Sur le Rio Tapajós,
provenant du bouclier brésilien, les stations amont de Indeco (51 300 km2) et Jatoba
(387 380 km2) présentent une crue unique et étalée de janvier à mai (Figure 8). Dans la partie
aval de ce fleuve, la station d’Itaituba (456 000 km2) montre un hydrogramme de crue
identique, mais avec un effet de barrage notable en période de décrue. Le même phénomène est
observé sur le Rio Xingu (Figure 8), avec un maximum de crue unique et étalé de janvier à mai,
pour la station amont de São Felix (250 600 km2), qui passe à février - juin aux stations aval de
Altamira (446 200 km2) et Belo Monte (479 400 km2). A Belo Monte, l’effet dynamique de la
marée océanique est observable en période de basses eaux [Kosuth et al., 1999].
La variabilité des débits
En utilisant les banques de données des hauteurs d’eau et les jaugeages effectués tant par
l’ANEEL que par les campagnes HIBAM, les débits journaliers ont pu être calculés pour
chaque station. Dans la plupart des cas, la relation entre hauteur et débit est univoque, mais
pour certaines stations influencées par effet de barrage hydraulique, une courbe d’étalonnage
tenant compte de la variabilité du gradient hydraulique a du être construite.
Suivant la classification établie par Jean Rodier [1964], 4 types de régime hydrologique ont été
identifiés : i) Le régime tropical austral, à un seul maximum qui survient au cours du premier
semestre de l’année calendaire. Ce régime est représenté par les rivières originaires de
l’hémisphère Sud comme le Purus, le Madeira et ses affluents, le Xingu, le Tapajós. ii) Le
régime tropical boréal (Rio Branco en particulier) dont le maximum est bien marqué et survient
au cours du deuxième semestre. iii) Le régime équatorial représenté par le Rio Negro, mais
aussi les rivières Içá et Japurá, pour lequel le maximum est moins accentué (on peut même
souvent observer deux maxima) et survient en milieu d’année. iv) Le régime équatorial altéré
représenté par le Solimões et l’Amazone qui est sous l’influence des trois régimes cités
précédemment. Pour tous ces cours d’eau le rapport RQm des débits mensuels extrêmes est
directement proportionnel au RQj (débits journaliers extrêmes) et à FQ3 (pourcentage du
volume écoulé pendant les 3 mois de plus hautes eaux en fonction du volume total écoulé) et
inversement proportionnel aux débits spécifiques. C’est au Sud du bassin amazonien, sur le
Béni que l’on rencontre les valeurs les plus fortes de RQm (5-15), ensuite viennent les rivières
du nord (Rio Branco). Le Solimões, l’Amazone ainsi que les affluents originaires de
l’Amazonie péruvienne et colombienne (Içá, Japurá) ont des valeurs RQm comprises entre 1,7
et 2,5; valeurs que l’on peut comparer à celle du Congo qui est de 1,92 [Olivry et al. 1989].
Une des caractéristiques principales de l’Amazone et de ces affluents est leur remarquable
stabilité. A l’exception des rivières originaires du bouclier guyanais, dont le Rio Branco est un
exemple typique, les rapports RQa (équivalent au K3 utilisé par Jean Rodier) des débits annuels
extrêmes sont toujours inférieurs à 2 et même à 1,5 dans la plupart des cas. Ces valeurs du K3
qui sont indépendantes du nombre d’années d’observation sont, en général, bien inférieures à
celles des fleuves tropicaux africains citées par Rodier [1964] et même à celle du Congo qui est
de 1,67 [Olivry et al., 1989]. Comme dans le cas de la variabilité saisonnière, les rapports RQm
sont liés aux zones définies précédemment. Les valeurs les plus faibles de RQa (inférieures à
1,35) se rencontrent dans les zones 1 et 4 (RQm compris entre 1,7 et 5). Les bassins
correspondant à la zone 3 ont tous des RQa compris entre 1,40 et 2,40 (RQm compris entre 5 et
8 avec deux exceptions à 15). Les rivières de la zone 2N ont toutes des rapports RQa supérieurs
à 3 (RQm voisin de 8). Enfin les RQa des bassins de la zone 2S sont variables mais
généralement compris entre 1 et 2 (RQm entre 4 et 8).
9Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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Abunã
1 500
Porto Velho
1 300
Humaita
1 100
Relative Water Level (cm)
Manicoré
900
700
Borba
500
Vista Alegre
300
100
-100
01/01/85 01/01/86
700
600
Jatoba
500
Relative Water Level (cm)
400 Itaituba
Santarém
300
200
Indeco
100
Barra do São Manuel
0
-100
01/01/85 01/01/86
700
São Felix
600
Altamira
500
Relative Water Level (cm)
400
300 Belo Monte
200
100
Porto de Moz
0
-100
01/01/85 01/01/86
Figure 8 : Hauteurs d’eau journalières, Rios Madeira, Tapajós and Xingu, 1985
10Manaus’99 – Hydrological and Geochemical Processes in Large Scale River Basins
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250 000
Madeira
Solimoes
200 000 Negro
Others
Discharge (m3/s)
150 000
100 000
50 000
0
Jan. Feb. Mar. Apr. May Jun. Jul. Aug. Sep. Oct. Nov. Dec.
1.0
0.8
Madeira
Discharge (%)
Solimoes
0.5 Negro
Others
0.3
0.0
Jan. Feb. Mar. Apr. May Jun. Jul. Aug. Sep. Oct. Nov. Dec.
Figure 9 : Décomposition de l’hydrogramme de l’Amazone à Óbidos
REFERENCES
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