Deze review vergelijkt systematisch de belangrijkste experimentele technieken die worden gebruikt om de effecten van veranderingen in landgebruik en landbedekking en verstedelijking op waterstress in West-Afrikaanse stroomgebieden te beoordelen, waarbij wordt gekwantificeerd hoe vaak elke techniek wordt toegepast, welke prestatie-indicatoren worden gerapporteerd en hoe het bewijs over de verschillende landen is verdeeld.
Reviewartikel
Beoordeling van landgebruik, veranderingen in landbedekking en de impact van verstedelijking op waterstress in West-Afrikaanse stroomgebieden: een systematische methodologische review
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Waterstress is een van de belangrijkste milieu- en sociaaleconomische beperkingen in West-Afrika, waar bevolkingsgroei, landbouwuitbreiding, bodemverzegeling, hydroklimatische variabiliteit en de toenemende druk op oppervlaktewater en grondwater de werking van stroomgebieden snel transformeren. Het evalueren van de effecten van veranderingen in landgebruik en landbedekking (LULC) en urbanisatie vereist methodologische benaderingen die de ruimtelijke dynamiek van landschappen koppelen aan geobserveerde of gesimuleerde hydrologische responsen. Deze review biedt een vergelijkende en kritische analyse van de belangrijkste technieken die in de regio worden gebruikt: geïnstrumenteerde stroomgebieden en in situ-observaties, gecontroleerde veld- en laboratoriumexperimenten, satelliet remote sensing en multi-temporele analyse, grondwatergeoriënteerde methoden, conceptuele, semi-gedistribueerde, fysisch gebaseerde en geïntegreerde oppervlakt-ondergrondse hydrologische modellering, statistische en machine-learningbenaderingen, en hybride methoden die landgebruiks- en klimaatscenario's koppelen. Het zoek- en selectieproces volgde een transparant, op PRISMA gebaseerd protocol en leverde 51 opgenomen verslagen op, waarvan er 35 zijn verankerd in West-Afrika. Hydrologische modellering aangestuurd door remote sensing domineert het corpus, goed voor 15 van de 35 West-Afrikaanse verslagen (43%), in het bijzonder met SWAT, ACRU, WaSiM, CEQUEAU, SHETRAN, HydroGeoSphere en ParFlow-CLM; de gerapporteerde Nash-Sutcliffe-efficiëntie (NSE), Kling-Gupta-efficiëntie (KGE) en determinatiecoëfficiënt variëren over het algemeen van ongeveer 0,6 tot 0,9, wat naar standaard evaluatierichtlijnen als bevredigend tot zeer goed wordt beschouwd. Statistische en machine-learningstudies zijn verantwoordelijk voor 8 van de 35 verslagen, terwijl studies die gericht zijn op stedelijke gebieden en grondwater schaars blijven. Bovendien zijn 8 van de 35 verslagen afkomstig uit één enkel onderzoeksnetwerk, waardoor verschillende regionale conclusies rusten op een beperkte en gedeeltelijk niet-onafhankelijke bewijslast. In situ-netwerken blijven essentieel voor procesbegrip, maar worden beperkt door kosten en een lage dichtheid; puur satellietgebaseerde benaderingen lijden onder bewolking en spectrale verwarring in subhumide zones. De meest veelbelovende vorderingen liggen in multi-source, multi-schaal frameworks die gerichte instrumentatie, satelliet-tijdreeksen, geïntegreerde hydrologische modellering, territoriale scenario's, systematische onzekerheidsanalyses en co-constructie met actoren in waterbeheer en planning combineren.
Inleiding
West-Afrika ervaart een toenemende druk op de waterbronnen door de gecombineerde effecten van klimaatvariabiliteit, bevolkingsgroei, landbouwetuitbreiding, versnelde urbanisatie en degradatie van ecosystemen. Regionale waterdiagnostieken wijzen op een afname van de waterbeschikbaarheid per capita, een intensiverende concurrentie tussen verschillende toepassingen en een groeiende gevoeligheid voor droogtes, overstromingen en hydroklimatologische extremen1,2. In de Sahel- en Soedanese zones zijn de hydrologische trajecten die in de afgelopen decennia zijn waargenomen vaak paradoxaal geweest: in verschillende bekkens zijn de afvoer en overstromingen toegenomen, ook al is de jaarlijkse neerslag niet in hetzelfde tempo gestegen, wat de belangstelling voor de rol van landgebruikveranderingen en transformaties van de oppervlaktetoestand heeft vernieuwd3,4. Recent werk rapporteert daarnaast een gelijktijdige stijging van de temperatuur en het aantal droge dagen in het grensoverschrijdende Benue-bekken, wat de hydroklimatologische druk op West-Afrikaanse stroomgebieden versterkt5. In Niamey heeft de evolutie van extreme neerslag onder de gecombineerde effecten van klimaatverandering en snelle bevolkingsgroei de kwetsbaarheid van de meest overstromingsgevoelige wijken verder vergroot6.
De term waterstress wordt hier in brede zin gebruikt en omvat tekorten in de beschikbaarheid van oppervlakte- en grondwater, afnemende bodemvochtigheid beschikbaar voor vegetatie en landbouw, toegenomen snelle afvoer ten koste van grondwateraanvulling, grotere onregelmatigheid van de stroomafvoer en spanningen bij de toegang tot en het delen van water op stroomgebiedsschaal. Deze operationele definitie is bijzonder geschikt voor West-Afrika, waar kwetsbaarheid niet alleen gekoppeld is aan gemiddelde jaarvolumes, maar ook aan de sterke seizoensgebondenheid van neerslag, het discontinue karakter van monitoringsnetwerken, de prevalentie van agro-pastorale economieën en de snelle groei van stedelijke randgebieden2,3. Een aanvullend perspectief benadrukt tevens de intensiteit en flexibiliteit van het watergebruik, die aanzienlijk varieert tussen irrigatie, huishoudelijk gebruik, reservoiropslag en energieproductie7. De stedelijke watervoorziening en de waterzekerheid van grote kust- en Sahelmetropolen worden daarom een steeds structureler aandachtspunt voor de ruimtelijke planning.
Veranderingen in landgebruik en landbedekking (LULC) beïnvloeden hydrologische processen via verschillende mechanismen: het verwijderen of degraderen van vegetatiedekking, de uitbreiding van landbouwgrond, bodemverdichting, korstvorming van het oppervlak, de ontwikkeling van ondoordringbare oppervlakken, aanpassingen aan kunstmatige drainage, fragmentatie van wetlands en verstoring van de uitwisseling tussen oppervlaktewater en grondwater3,4,8,9. In stedelijke context versnelt de toename van bebouwde gebieden en wegen de concentratie van afvoer, worden afvoerpieken versterkt en verandert de infiltratie; in rurale context kunnen de uitbreiding van akkerland en ontbossing de afvoer, erosie en verzandingen verhogen, terwijl de evapotranspiratie of aanvulling wordt verminderd, afhankelijk van de bodems en de topografie3,4. Een grondige beoordeling van deze effecten kan niet vertrouwen op één enkele reeks instrumenten: West-Afrikaanse studies maken gebruik van in situ observaties, experimentele bekkens, remote sensing, geconcentreerde neerslag-afvoer modellen, gedistribueerde en geïntegreerde oppervlakte-ondergrond modellen, satellietgravimetrie en isotopische tracers voor grondwater, en in toenemende mate statistische methoden en machine learning.
Toch zijn er weinig syntheses die deze benaderingen expliciet vergelijken in de West-Afrikaanse context, met een focus op hun vermogen om waterstress als gevolg van LULC-verandering en urbanisatie te diagnosticeren, en bestaande regionale reviews rapporteren zelden een reproduceerbaar zoekprotocol of een kwantitatieve beschrijving van de bewijslast die zij samenvatten10,11,12. De huidige review streeft daarom vijf complementaire doelstellingen na: (i) het identificeren, via een transparant PRISMA-gebaseerd protocol13, van de belangrijkste experimentele technieken die worden gebruikt om de effecten van LULC-verandering en urbanisatie op waterstress in West-Afrikaanse stroomgebieden te beoordelen; (ii) het vergelijken van hun principes, gerapporteerde prestaties, gegevensvereisten en beperkingen, gebruikmakend van kwantitatieve indicatoren (Nash-Sutcliffe efficiëntie (NSE); Kling-Gupta efficiëntie (KGE); determinatiecoëfficiënt, R2; totale classificatienauwkeurigheid; Cohen's kappa); (iii) het kwantificeren van de distributie van de bewijslast per land, periode, methodologische familie en onderzoeksgroep, en het aangeven van hoeveel onafhankelijke groepen elke regionale conclusie ondersteunen; (iv) het bespreken van de relevantie van elke familie met betrekking tot ruimtelijke en temporele schalen en dataschaarste; en (v) het voorstellen van een operationeel beslissingskader en methodologische oriëntaties voor toekomstig onderzoek en beslissingsondersteuning. De review is georganiseerd rond acht methodologische families, gevolgd door een multi-criteria vergelijkende analyse, een beslissingskader en een discussie over uitdagingen, kansen en onderzoeksprioriteiten.
Review en perspectief
Reviewmethodologie: zoekprotocol, geschiktheid en screening
Een systematisch, op PRISMA gebaseerd protocol stuurde de identificatie, screening en selectie13. Zoekopdrachten omvatten Scopus, Web of Science Core Collection, ScienceDirect, Wiley Online Library, MDPI en Google Scholar (de eerste 200 op relevantie gerangschikte resultaten), de repositories HAL, IRD/Horizon, WASCAL en FAO/AQUASTAT, en regionale universiteitsarchieven, in het Frans en Engels; referentielijsten van de geïncludeerde records werden retrospectief gescreend. Er werden twee Booleaanse zoekstrings toegepast, één thematisch en één methodegericht; beide staan volledig vermeld, inclusief hun platformspecifieke aanpassingen en opbrengsten per bron, in Tabel 1. De dekking liep van 1979 tot 2026, waarbij de initiële zoekopdracht werd uitgevoerd op 12 januari 2026 en de laatste update op 17 april 2026.
Records waren alleen in aanmerking gekomen als ze voldeden aan alle vier de criteria: een West-Afrikaans stroomgebied, of een methode die expliciet overdraagbaar is naar data-arme West-Afrikaanse omstandigheden; expliciete in plaats van incidentele behandeling van LULC-veranderingen of verstedelijking; een reproduceerbaar beschreven methode, inclusief databronnen, model en kalibratiestrategie; en een peer-reviewed status of traceerbare grijze literatuur. Records werden uitgesloten wanneer ze puur conceptueel waren, beperkt bleven tot waterkwaliteit of ecologie, buiten de regio vielen, geen overdraagbare methodologische inhoud bevatten of niet in volledige tekst beschikbaar waren. Titels en abstracts werden onafhankelijk gescreend door twee auteurs, waarbij een derde auteur onenigheden oploste. De extractie omvatte het stroomgebied en land, oppervlakte, periode, methodologische familie, model of algoritme, inputgegevens, kalibratie- en validatievariabelen, gerapporteerde metrieken, hydrologische veranderingen en de behandeling van onzekerheid. De aantallen per stadium zijn weergegeven in Figuur 1 en het geëxtraheerde bewijs in Tabel 2. Studies werden gegroepeerd in acht analytische categorieën, waarbij elke studie werd toegewezen aan de familie die de belangrijkste bijdrage leverde, terwijl secundaire families afzonderlijk werden geregistreerd zodat geen enkele bijdrage verloren ging.
Kwantitatieve kenmerken van de bewijslast
Het corpus bestaat uit 51 verslagen, waarvan er 35 zijn gebaseerd in West-Afrika en 16 methodologische of vergelijkende referenties uit andere regio's zijn. Onder de 35 is de geografische verdeling ongelijk: Benin 8 verslagen (23%), Burkina Faso en Niger elk 5 (elk 14%), Senegal 3 (9%), Ghana en Côte d’Ivoire elk 2 (elk 6%), de grensoverschrijdende bekkens van Mono en Benue elk 1 (elk 3%), en 8 regionale studies (23%) zonder nationale verankering. Mali, Guinee, Sierra Leone, Liberia, Togo en Gambia dragen geen specifieke stroomgebiedstudie bij. De publicaties zijn recent: 2 verslagen stammen van vóór 2010, 9 vallen tussen 2010 en 2019, en 24 (69%) dateren van 2020 en later (Tabel 3).
De verdeling per methodologische familie, weergegeven in Tabel 4, is eveneens ongelijkmatig: statistiek en machine learning 8 van de 35 (23%), conceptuele en semi-gedistribueerde modellering 7 (20%), gedistribueerde en geïntegreerde modellering 5 (14%), in situ waarnemingen 3 (9%), remote sensing als primaire benadering 3 (9%), hybride scenarioketens 3 (9%), regionale syntheses 3 (9%) en grondwatergerichte methoden 2 (6%). Wanneer ook secundaire bijdragen worden meegeteld, komt remote sensing voor in 20 verslagen (57%) en hydrologische modellering in 15 (43%), een combinatie die de methodologische ruggengraat van het vakgebied vormt.
Twee kenmerken bepalen hoe stellig regionale conclusies kunnen worden geformuleerd. Gecontroleerde experimenten ontbreken bijna geheel als primaire benadering, met slechts 1 verslag gebaseerd op metingen op perceelschaal15, waardoor hydrodynamische parameters in gedistribueerde modellen grotendeels zijn overgenomen in plaats van lokaal gemeten. Het corpus is bovendien niet volledig onafhankelijk: 8 verslagen (23%) zijn afkomstig uit één enkel netwerk gecentreerd rond de Universiteit van Bonn en het WASCAL-programma16,17,18,19,20,21,22,23, waardoor convergentie tussen deze verslagen gedeeltelijk een weerspiegeling is van gedeelde gegevens, modelketens en parametrisering in plaats van onafhankelijke replicatie.
Toegepast op de belangrijkste claims, wordt de bevinding dat de uitbreiding van landbouwgrond en de degradatie van de bodembedekking de oppervlakkige afvoer en de wateropbrengst verhogen, terwijl de evapotranspiratie of de grondwaterbijdrage afneemt, ondersteund door 6 studies18,20,24,25,26,27 in 4 landen en 4 stroomgebieden, maar door slechts 3 onafhankelijke groepen. De toename van de afvoer in de Sahel in verband met degradatie van de oppervlaktestaat wordt ondersteund door 3 onafhankelijke groepen3,4,15. De claim dat verstedelijking specifiek de verandering in waterstress aanstuurt, is gebaseerd op 3 verslagen6,28,29 van 3 groepen, die allemaal geconcentreerd zijn in Niamey, en wordt daarom hier gerapporteerd als plausibel maar zwak gerepliceerd.
In situ-observaties en geïnstrumenteerde stroomgebieden
Directe observatie blijft de meest robuuste basis voor het koppelen van landschapstransformatie aan waterstress. Lange Saheliaanse tijdreeksen hebben de rol van oppervlaktestatussen, bodemdegradatie en toenemende kale bodem aangetoond in de snelle afvoer waargenomen in verschillende stroomgebieden3,4. Pioniersmetingen in stedelijke stroomgebieden van Niamey in de jaren 60 en eind jaren 70 documenteerden afvoercoëfficiënten die enkele tientallen procentten bereikten en responstijden van ongeveer een uur, gelinkt aan ondoordringbaarheid, wegennetwerken en drainageorganisatie28. In rurale en agro-pastorale stroomgebieden dient instrumentatie hoofdzakelijk voor het kalibreren en valideren van modellen. Dano, Couffo, Ouémé, White Volta en Bonsa leveren gegevens over neerslag, temperatuur, bodemvochtigheid, stroomafvoer en af en toe grondwatergegevens voor waterbalansen, aanvulling en afvoer16,24,25,26,30, en een gezamenlijke analyse van neerslag en stroomafvoer in noord-Benin scheidt interjaarlijkse variabiliteit van trends op langere termijn23. Waar meetstations schaars zijn, consolideert een multi-objectieve validatie van de Soil and Water Assessment Tool (SWAT) tegenover via remote sensing gemeten evapotranspiratie, bodemvochtigheid en GRACE-afgeleide opslag de schattingen van de waterbalans en vermindert het de equifinaliteit21.
In situ gegevens vastleggen processen in plaats van proxy's, waardoor responsen op gebeurtenissen, drempelwaarden, seizoensinvloeden en vertragingen tussen neerslag, afvoer en aanvulling worden opgehelderd. Hun beperkingen zijn een lage netwerkdichtheid, heterogeniteit in protocollen, onderbroken reeksen, onderhoudskosten en moeilijke extrapolatie naar grotere of grensoverschrijdende systemen. Slechts 3 van de 35 West-Afrikaanse verslagen (9%) rusten primair op in situ metingen, een smalle basis voor de categorie waar alle andere voor validatie van afhankelijk zijn.
Gecontroleerde veld- en laboratoriumexperimenten
Gecontroleerde experimenten zijn minder prominent dan modellering, maar essentieel voor het begrijpen van mechanismen. Deze omvatten infiltratietests, metingen van de bulkdichtheid en structurele stabiliteit, verzadigde hydraulische geleidbaarheid, afvoerpercelen en vergelijkende observaties over gecultiveerde percelen, braakliggend land, savanne, kale bodem en verstedelijkte oppervlakken; in de Sahel verklaren ze afvoerstoemen door korstvorming, verlies van kruidachtige bedekking en stroomconcentratie3,4. Geneste metingen van perceel naar stroomgebied in een klein semi-aride Burkinabè-stroomgebied tonen aan dat afvoercoëfficiënten systematisch afnemen naarmate de meetschaal toeneemt, wat de schaalafhankelijkheid kwantificeert die de overdracht van perceelresultaten naar stroomgebiedmodellen beperkt 15. In de stedelijke hydrologie blijven West-Afrikaanse studies beschrijvend in plaats van experimenteel, waarbij ze vertrouwen op episodische, gebeurtenisgebaseerde instrumentatie in plaats van continue monitoring, wat de toeschrijving van urbanisatiespecifieke effecten verzwakt9,28. Ervaringen uit continu gemonitorde stroomgebieden in ontwikkeling elders laten zien hoeveel de toeschrijving verbetert wanneer monitoring vóór en na ontwikkeling vanaf het begin is ontworpen31. Dergelijke experimenten isoleren processen en maken een realistische parametrisering mogelijk, maar blijven locatieafhankelijk en zijn het meest nuttig in combinatie met continue monitoring en modellering.
Satellietremote sensing en multi-temporele landbedekkingsanalyse
Remote sensing is het meest gebruikelijke startpunt voor het analyseren van LULC-veranderingen, waarbij het in 20 van de 35 West-Afrikaanse verslagen (57%) is toegepast. Landsat domineert vanwege de temporele diepgang en gratis toegang; Sentinel-2 verbetert de klassendifferentiatie, en Sentinel-1 radar, MODIS, ALOS, afgeleide digitale hoogtemodellen (DEM's) en drones vullen dit aan8,22,32. Verwerkingsketens combineren atmosferische correctie, seizoensgebonden compositing, spectrale indices, gesuperviseerde classificatie, nauwkeurigheidsbeoordeling en change-transition analyse33, waarbij random forest, support vector machines en deep networks de maximum-likelihood classificatoren vervangen. In het Senegalbekken projecteerden Landsat met random forest en een multilayer perceptron-Markov model het toekomstige landgebruik in de stroomgebieden van de Bafing en Falémé32; in de Ouémé kwantificeerde de Land Change Modeler de conversie naar landbouwgrond en nederzettingen22. Cloudplatforms versnellen de verwerking van tijdreeksen8,12.
Een tweede generatie operationele producten is direct bruikbaar als hydrologische beperking, maar wordt regionaal nog steeds onderbenut. Het FAO WaPOR-portaal levert elke tien dagen de werkelijke evapotranspiratie over Afrika op resoluties van 250, 100 en 30 m; continentale validatie tegenover veertien eddy-covariantie-stations rapporteerde een totale R2 van 0,61 en een root-mean-square error van 1,04 mm d-1 34. Bodemvochtproducten zoals SMAP en het ESA Climate Change Initiative record, en neerslagproducten zoals CHIRPS, TAMSAT en IMERG, leveren de complementaire variabelen die nodig zijn voor multi-variabele validatie35,36. Slechts 1 van de 35 records gebruikt een satelliet-evapotranspiratieproduct als kalibratiebeperking21, wat de meest duidelijke onderbenutte mogelijkheid is die hier is geïdentificeerd.
Bekende beperkingen omvatten bewolking tijdens het regenseizoen in Guineaanse en subhumide zones, spectrale verwarring tussen braakliggende terreinen, gedegradeerde savannes en gewassen, en de kleine voetafdruk van secundaire stedelijke gebieden. De rapportage is inconsistent: algehele nauwkeurigheden van 80–90% en een Cohen's kappa van ongeveer 0,75–0,90 zijn typisch voor de hier opgenomen regionale studies, maar het corpus bevat ook analyses van verandingsdetectie waarin geen nauwkeurigheidsbeoordeling wordt gerapporteerd, en nauwkeurigheden per klasse voor bebouwing en kale bodem, die het meest relevant zijn voor stedelijke waterstress, worden zelden apart weergegeven. Deze onzekerheden planten zich voort in schattingen van afvloeiing, evapotranspiratie en grondwateraanvulling, wat de reden is waarom validatie van gerasterde neerslagproducten een kritische regionale stap is35,36,37.
Grondwatergerichte methoden: gravimetrie, tracers en recharge-mapping
Grondwater ondersteunt het grootste deel van de watervoorziening op het platteland en in peri-urbane gebieden in West-Afrika, maar is het minst vertegenwoordigde compartiment: slechts 2 van de 35 verslagen hebben het als primair object, en kalibratie op basis van alleen de stroomafvoer blijft de norm. Drie groepen methoden adresseren deze lacune. Allereerst is er satellietgravimetrie. De Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) en de opvolgende missie leveren maandelijkse anomalieën van de totale terrestrische watervoorraad met een resolutie van ongeveer 300 km, waarbij grondwateranomalieën worden geïsoleerd door gemodelleerde bodemvocht- en oppervlaktewatercomponenten te verwijderen. Toegepast op de aquifers in het zuiden van Niger leverde dit schattingen op van voorraadverandering en aanvulling waar piezometrische gegevens schaars zijn38; bij omgekeerd gebruik beperkt hetzelfde signaal de interne waterbalanscomponenten die met stroomafvoer niet geïdentificeerd kunnen worden21. De mismatch tussen de footprint en het stroomgebied beperkt de methode tot grote bekkens, tenzij er downscaling wordt toegepast.
Omgevingsindicatoren vormen de tweede groep: stabiele isotopen, chloride-massa-balans en, indien beschikbaar, tritium of radiokoolstof onderscheiden diffuse infiltratie via het bodemprofiel van gefocuste infiltratie via vijvers, binnenlandse valleien en stedelijke depressies; dit onderscheid is cruciaal voor de Saheliaanse paradox en voor de beoordeling of urbanisatie de netto-infiltratie verhoogt of verlaagt; geïntegreerde isotopische ontwerpen, remote-sensing en modelleringsbenaderingen in semi-aride kustaquifers zijn direct overdraagbaar naar de regio39. Ten derde is infiltratiecartografie, waarbij remote sensing wordt gecombineerd met geografische informatiesystemen, de optie die de minste data vereist, maar dit levert relatief potentieel op in plaats van volumetrische infiltratie en vereist validatie aan de hand van boorgatopbrengsten12. Geïntegreerde oppervlakte-ondergrondmodellen simuleren infiltratie expliciet, maar tegen veel hogere kosten27,29.
Conceptuele en semi-gedistribueerde hydrologische modellering
Hydrologische modellering is de meest gebruikte route van landgebruiksdynamiek naar een meetbare hydrologische respons, goed voor 15 van de 35 verslagen (43%) wanneer alle modelfamilies worden samengevoegd. Conceptuele en semi-gedistribueerde modellen zoals UHP, SWAT en het Agricultural Catchments Research Unit-model (ACRU) bieden een balans tussen procesbeschrijving, kalibratiehaalbaarheid en datagegevens, en maken het mogelijk om landgebruik- en klimaatscenario's te testen16,18,20,24,25,26,30,40. Prestaties worden gerapporteerd zoals vermeld in de bronnen en geïnterpreteerd aan de hand van standaardrichtlijnen, waarbij een maandelijkse Nash-Sutcliffe-efficiëntie (NSE) boven 0,50 als bevredigend, boven 0,65 als goed en boven 0,75 als zeer goed wordt beschouwd, met een procentuele bias binnen ±25% voor de stroomafvoer14. Cornelissen et al. toonden aan in een tropisch Beninees stroomgebied dat de modelkeuze op zichzelf een belangrijke bron van onzekerheid is, en dat goede historische prestaties geen garantie bieden voor een robuuste prospectieve simulatie16.
Casestudy's kwantificeren de betreffende veranderingen. SWAT toonde aan dat verminderde natuurlijke bedekking in de White Volta het oppervlaktewater en de basisafvoer verlaagde, terwijl de evapotranspiratie toenam24. ACRU associeerde in het Bonsa-stroomgebied een bosverlies van ongeveer 39% met een toename van de stroomafvoer tot 37%25. In de Couffo nam tussen 2000 en 2011 het areaal landbouwareaal toe met 34%, terwijl savanne, agroforestry en bos afnamen met 24–60%, het oppervlaktewater steeg met 11 mm, en de grondwaterbijdrage en evapotranspiratie daalden met respectievelijk 3,2 en 10,6 mm26. Het koppelen van een landgebruiksmodel aan het Water Balance Simulation Model (WaSiM) in Burkinabè binnenlandse valleien leverde een spreiding in het klimaatmodel op van -44% tot +95% in de totale afvoer, wat breder was dan het landgebruikssignaal zelf20. Hun kracht ligt in numerieke experimenten, die op stroomgebiedsschaal onmogelijk zijn. Hun zwakte is structureel: de representatie van hydrologische eenheden, parameter-regionalisering, de kwaliteit van DEM en bodemgegevens, en kalibratie-equifinaliteit17,30. Schaarse waarnemingen van grondwater en bodemvocht dwingen vaak tot kalibratie op basis van alleen de stroomafvoer, en van de modelstudies verzameld in Tabel 2 kalibreert slechts een minderheid op basis van meer dan één variabele.
Gedistribueerde, fysisch gebaseerde en geïntegreerde oppervlakte-ondergrondmodellering
Wanneer het doel verder reikt dan de stroomafvoer naar het gekoppelde gedrag van infiltratie, bodemvocht, grondwaterspiegel, afstroming en laterale fluxen, worden fysisch gebaseerde en geïntegreerde modellen relevant20,27,29. In Dano werd WaSiM gezamenlijk gekalibreerd en gevalideerd op basis van afvoer, bodemvocht en grondwaterstand, met R2, NSE en Kling-Gupta efficiency (KGE) tussen 0,6 en 0,9 voor alle drie de variabelen, wat een van de weinige oprecht multivariabele validaties is die beschikbaar zijn voor de regio18; SHETRAN bereikte in hetzelfde stroomgebied 0,66 tot 0,79 op basis van alleen de afvoer19. High-resolution HydroGeoSphere, toegepast op een semi-aride stedelijk stroomgebied in Niamey, behandelde oppervlakkige en ondergrondse stroming als volledig gekoppeld en toonde aan dat een verhoogde resolutie van het klimaatmodel op zichzelf de prestaties niet verbeterde29.
In de Ouémé-delta hebben ParFlow-CLM de afvoer, evapotranspiratie, grondwaterstand en bodemvochtigheid gezamenlijk berekend, waardoor de beoordeling kon worden uitgebreid naar variabelen die met eenvoudigere modellen ontoegankelijk waren27. Het voordeel is de fysieke consistentie; de kosten zijn de inputgegevens, berekening, kalibratie en interpretatie. Deze modellen vertegenwoordigen 5 van de 35 verslagen (14%), met aanzienlijk potentieel in geïnstrumenteerde proefbekkens en stedelijke gebieden onder sterke hydrologische druk41.
Statistische benaderingen en machine learning
Statistische benaderingen nemen een tussenpositie in tussen observatie en procesgebaseerde modellering; ze koppelen landschapsmetrics of vegetatieklassen aan hydrologische indicatoren, detecteren omslagpunten en schatten trends. In West-Afrikaanse stroomgebieden vullen ze hydrologische modellen meestal aan in plaats van deze te vervangen42. Machine learning opereert op drie niveaus. Het eerste is landcover-mapping, waarbij random forest en aanverwante algoritmen de classificatie en detectie van veranderingen verbeteren8,22,32. Het tweede is datavoorbereiding: imputatie van ontbrekende meteorologische series via decision trees, random forests en extreme gradient boosting43, en statistische downscaling van neerslagprojecties44. Het derde niveau, de hydrologische voorspelling zelf, is regionaal het minst ontwikkeld. Long short-term memory (LSTM) netwerken, die gezamenlijk zijn getraind op grote steekproeven van stroomgebieden, presteren beter dan conceptuele modellen die zijn gekalibreerd op het doelstroomgebied bij leave-one-out regionalisatie. Hierbij wordt voorspelling in niet-gemeten stroomgebieden (PUB) geherdefinieerd als data pooling in plaats van parametertransfer45; een globale encoder-decoder LSTM was gelijk aan of overtrof een gevestigd voorspellingssysteem in niet-gemeten stroomgebieden, met de grootste winst in datarme regio's, waaronder de Sahel46. Geen enkele studie in dit corpus past dergelijke modellen toe op een West-Afrikaans stroomgebied, waardoor regionale LSTM- en PUB-experimenten op gepoolde afvoergegevens van de Niger, Volta en Senegal een concrete prioriteit vormen, mits er een open regionale dataset van stroomgebiedkenmerken en afvoerseries beschikbaar komt die momenteel nog niet bestaat. Machine learning gaat goed om met niet-lineariteit, complexe interacties en fusie van meerdere bronnen, en is effectief voor gedetailleerde stedelijke classificatie. De interpreteerbaarheid is lager dan die van procesgebaseerde modellen, de prestaties zijn afhankelijk van de kwaliteit van de trainingsgegevens en de extrapolatie bij ingrijpende landgebruiks- of klimaatveranderingen blijft onzeker12.
Hybride benaderingen en gekoppelde landgebruik-klimaatscenario's
De meest opvallende trend van het afgelopen decennium is hybridisatie: multi-temporele mapping, toekomstprojecties van veranderingen, gekalibreerde hydrologische modellen en regionale klimaatscenario's gecombineerd, zodat klimaateffecten, landgebruikseffecten en hun interactie van elkaar gescheiden kunnen worden10,18,20,47. Yira et al. gebruikten een dergelijke koppeling in Dano om de wateropbrengst en stroomafwaartse debieten onder vijf landgebruikscenario's te beoordelen18. In het Lobo-bekken kwantificeerden de Land Change Modeler, CORDEX-modellen en CEQUEAU de effecten op de instroom van reservoirs, wat het operationele nut van deze ketens voor reservoirbeheer en stedelijke watervoorziening illustreert47. Het Water Evaluation and Planning-model (WEAP) werd in het Mono-bekken toegepast op klimaateffecten, LULC en ontwikkelingseffecten op waterbronnen en waterkracht48.
Hybride raamwerken zijn het meest geschikt om besluitvorming te ondersteunen omdat ze concrete vragen beantwoorden: wat gebeurt er met de afvloeiing als de verstedelijking doorzet, of met de aanvulling als savannes landbouwgrond worden. Hun nadeel is de accumulatie van onzekerheden over classificaties, transitiescenario's, klimaatmodellen en hydrologische structuren, wat vraagt om sensitiviteitsanalyses en multi-model ensembles17,40. Wanneer spreidingen worden gerapporteerd, domineert de klimaatmodelterm over het algemeen de landgebruikterm20, waardoor een ensemblegemiddelde dat zonder spreiding wordt gepresenteerd misleidend is voor de planning.
Vergelijkende analyse van benaderingen
Bij de vergelijking van methoden moet rekening worden gehouden met de diversiteit aan wetenschappelijke vraagstukken: sommige technieken meten, andere brengen in kaart, leggen uit of simuleren. Er is geen enkele beste methode, enkel combinaties die meer of minder geschikt zijn voor het probleem, de schaal, de data en de vorm van waterstress die wordt bestudeerd (Figuur 2). Om kwalitatieve labels te vermijden, is de vergelijking in Tabel 5, waar de bronnen dit toelaten, uitgedrukt in gerapporteerde metrieken: NSE, KGE, R2 en procentuele bias voor simulatie, en algehele nauwkeurigheid en Cohen's kappa voor classificatie, geïnterpreteerd aan de hand van vastgestelde drempelwaarden14. Directe observatie is het meest betrouwbaar voor datgene wat het meet, maar de territoriale betrouwbaarheid hangt af van de representativiteit van het netwerk, en afvoercoëfficiënten op perceelschaal kunnen niet worden overgedragen naar stroomgebiedsschaal15. Modellen bieden gedistribueerd inzicht, waarbij kalibratie en validatie in West-Afrika grotendeels in het bereik van 0,6–0,9 liggen voor NSE, KGE en R2, wat volgens standaardcriteria goed tot zeer goed is14,18,19; dit wordt echter in de meeste gevallen bereikt voor de rivierafvoer, en multi-variabele validatie laat zien dat vergelijkbare scores voor de rivierafvoer kunnen samengaan met duidelijk verschillende interne waterbalansen16,21. Remote sensing detecteert transities effectief, met nauwkeurigheden van 80–90% en een kappa nabij 0,75–0,90 wanneer multi-bron series, grondvalidatie en robuuste algoritmen worden gecombineerd, maar de prestaties nemen af wanneer klassen spectraal dicht bij elkaar liggen33. De gevoeligheid van modellen voor de formulering van potentiële evapotranspiratie, aangetoond met 21 methoden in het stroomgebied van de Senegalrivier, vraagt om voorzichtigheid bij de vergelijking van scenario's49.
De beste afweging tussen kosten en dekking combineert gratis beelden, open klimaatdatasets, een parsimonious model en een minimale set stroomgebiedswaarnemingen, wat het regionale succes van SWAT met Landsat- en Sentinel-classificaties verklaart8,24,26,30. Dense netwerken en geïntegreerde modellen blijven kostbaar, hoewel ze het best in staat zijn om cascademechanismen zoals diffuse urbanisatie, verminderde recharging en gewijzigde wetlands weer te geven27,29. Voor grensoverschrijdende stroomgebieden zoals de Niger, Senegal en Volta zijn lokale benaderingen alleen onvoldoende, en de meest geschikte ontwerpen combineren een satellietbasislijn, rigoureuze kalibratie, gerichte veldinformatie en systematische onzekerheidsrapportage11,39.
Een operationeel besluitvormingskader voor methodekeuze
De bovenstaande vergelijking wordt in Figuur 3 een expliciete selectieprocedure, via vier opeenvolgende filters die zowel door een stroomgebiedbeheerder als door een onderzoekconsortium kunnen worden gebruikt. De eerste is de vraagstelling. Het documenteren van wat is veranderd vereist enkel een trajectanalyse via remote sensing met een formele nauwkeurigheidsbeoordeling. Om veranderingen toe te schrijven aan LULC in plaats van aan het klimaat is minimaal een contrafeitelig ontwerp nodig: een run met een vast landgebruik en een variërend klimaat, en vice versa. Het testen van toekomstige opties vereist een scenario-keten. Het kwantificeren van de grondwaterrespons vereist ofwel een expliciete ondergrondse representatie, ofwel een gravimetrische of op tracers gebaseerde benadering, omdat op stroomafvoer gekalibreerde modellen de infiltratie niet beperken.
Het tweede filter is de schaal. Onder ongeveer 100 km2, en vooral in stedelijke stroomgebieden, domineren processen op gebeurtenisschaal; hier zijn geïntegreerde oppervlakte-ondergrondse of gebeurtenisgebaseerde stedelijke modellen passend, mits drainage en het ondoordringbare fractie nauwkeuriger in kaart zijn gebracht dan de gewoonlijk beschikbare landafdekkingsklassen. Tussen ongeveer 100 en 10.000 km2 bieden semi-gedistribueerde modellen de beste resultaten in verhouding tot de inspanning voor gegevensverzameling. Boven de 10.000 km2 en voor grensoverschrijdende bekkens worden geregionaliseerde of gepoolde benaderingen, satellietgestuurde waterboekhouding en machine learning met grote steekproeven de realistische opties45,46.
Het derde filter is de databeschikbaarheid, die eerlijk in plaats van ambitieus wordt toegepast. Ten minste drie jaar aan gelijktijdige records van debiet en neerslag maken conventionele kalibratie haalbaar; kortere of onderbroken records vereisen satellietgebaseerde doelfuncties voor evapotranspiratie, bodemvocht en totale wateropslag21,34; bij afwezigheid van debietgegevens ligt de keuze tussen regionalisering vanuit donorstroomgebieden en gepoolde voorspelling via machine learning, waarbij onzekerheid wordt voortgeplant in plaats van verborgen. Het vierde filter is de beslissingshorizon en de beschikbare middelen, waarbij elke vertakking is gekoppeld aan een indicatieve kostprijs in Tabel 5. Wanneer het raamwerk op het corpus wordt toegepast, worden twee terugkerende mismatches zichtbaar: volledig gedistribueerde modellen die worden gebruikt waar de data slechts een semi-gedistribueerd model ondersteunen, en urbanisatie die wordt toegeschreven aan een nederzettingsklasse die te grof is voor de gevolgtrekking.
Uitdagingen en kansen
De eerste uitdaging is de kwaliteit van de inputgegevens. Discontinuïteiten in hydro-meteorologische reeksen, een lage dichtheid aan meetstations en zeldzame waarnemingen van grondwaterstanden, bodemvocht, onttrekkingen en debieten dwingen tot een afhankelijkheid van afgeleide producten en interpolatie; satellietneerslagproducten, imputatie en downscaling aangepast aan West-Afrika verzachten dit slechts gedeeltelijk35,36,37,43,44. De tweede uitdaging is de causale attributie: trajecten van waterstress reflecteren gelijktijdig klimaatvariabiliteit, intensivering van extreme neerslag, veranderingen in landgebruik en landcover (LULC), urbanisatie, irrigatie-onttrekkingen, verzandingen en infrastructuur, en slechts een minderheid van de hier verzamelde modelleringsstudies hanteert het factoriële ontwerp dat voor deze scheiding vereist is.
De derde uitdaging is de schaal, en hier moet de bewijslast zorgvuldig worden geformuleerd. De urbanisatie in West-Afrika is diffuus en discontinu, waarbij formele bebouwde gebieden, informele nederzettingen, onverharde wegen en hybride afwateringssystemen worden gecombineerd, en het wordt vaak aangevoerd als een drijfveer voor waterstress; toch beschouwen slechts 3 verslagen (9%) dit als hun primaire object, allen in Niamey6,28,29, tegenover 15 waarin landbouwwijding het dominante signaal is. Sterke uitspraken over stedelijke effecten rusten daarom op een veel minder stevige basis dan uitspraken over de uitbreiding van landbouwgrond: de mechanismen zijn goed vastgesteld in de algemene stedelijke hydrologie9,31, maar hun omvang in West-Afrikaanse stroomgebieden is slechts in een handvol gevallen gekwantificeerd. Dit is een hiaat dat opgevuld moet worden in plaats van een conclusie die kan worden gesteld, en het vraagt om nauwkeurigere stedelijke mapping die onderscheid maakt tussen ondoorlatende oppervlakken, bebouwingsdichtheid, wegconditie, laaggelegen gebieden en infiltratiezones8. De vierde uitdaging is multivariabele validatie: waterstress beïnvloedt de stroomsnelheid, het bodemvocht, de evapotranspiratie, de aanvulling van het grondwater en de grondwaterstand, waardoor meerdere variabelen moeten worden ingezet om equifinaliteit te beperken50.
Drie kansen vallen op: de groeiende toegang tot gratis beelden, topografische gegevens, klimaatproducten en operationele producten voor evapotranspiratie en bodemvocht, die de reproduceerbaarheid verbeteren34; datafusie waarbij veldobservaties, satellietproducten, modellen en machine learning worden gekoppeld; en regionalisering, wat de weg vrijmaakt voor hydro-territoriale observatoria39.
Aanbevolen oriëntaties zijn het versterken van stroomgebieden van observatoria, met prioriteit voor de landen die in dit corpus ontbreken; het generaliseren van onzekerheidsanalyses, multi-modelvergelijkingen en systematische rapportage van metrieken; het integreren van abstracties, infrastructuur en gebruik; het ontwikkelen van stedelijke hydrologiemodellen die zowel formele als informele West-Afrikaanse infrastructuur weerspiegelen; het openbaar beschikbaar stellen van een regionale dataset met een grote steekproef; en het gezamenlijk construeren van scenario's met waterbeheerders, planners en boeren11.
Conclusies
De beoordeling van LULC-veranderingen en de impact van verstedelijking op waterstress in West-Afrikaanse stroomgebieden is grotendeels geconsolideerd rond een methodologische kern die remote sensing, hydrologische modellering en veldobservaties combineert: van de 35 hier opgenomen West-Afrikaanse verslagen wordt remote sensing in 57% en hydrologische modellering in 43% toegepast. Beschikbare studies komen overeen in de bevinding dat de uitbreiding van landbouwgrond, degradatie van natuurlijke vegetatie en progressieve bodemverzegeling de waterbalansen veranderen, meestal door een toename van afvloeiing en piekdebieten, een relatieve afname van infiltratie en aanvulling, herverdeling van fluxen en een versterking van seizoensgebonden druk op de hulpbron39,48,51; deze convergentie wordt ondersteund door 6 studies in 4 landen, hoewel door slechts 3 onafhankelijke onderzoeksgroepen, en dient met deze beperking in acht genomen te worden. Geen enkele techniek kan op zichzelf de volledige complexiteit van het fenomeen vatten. In situ apparatuur blijft essentieel voor hydrologische grondwaarheid en procesbegrip; remote sensing is onmisbaar voor het vastleggen van territoriale dynamiek over grote en soms grensoverschrijdende gebieden; conceptuele en semi-gedistribueerde hydrologische modellen zijn nodig om ruimtelijke veranderingen te vertalen naar hydrologische reacties en om prospectieve scenario's te testen; machine-learning benaderingen verbeteren classificatie, imputatie en bepaalde voorspellende capaciteiten, en modellen met grote steekproeven bieden een nog niet geteste route naar voorspellingen in de vele niet-gemeten bekkens van de regio; en fysisch gebaseerde of geïntegreerde modellen bieden de beste weergave van oppervlakte- en ondergrondse processen, maar vereisen aanzienlijke data, rekenkracht en expertise. Methodologische superioriteit ligt daarom minder in een enkel instrument dan in de architectuur van het beoordelingsontwerp, waarvoor het in Figuur 3 voorgestelde besluitvormingskader een expliciete procedure biedt.
In de West-Afrikaanse context is de meest relevante strategie het opbouwen van graduele, hybride kaders waarin open data, gerichte observaties, robuuste mapping, expliciete territoriale scenario's, transparante hydrologische modellering en systematische onzekerheidsanalyses worden gecombineerd. Een dergelijke oriëntatie is wetenschappelijk verdedigbaar, economisch duurzamer en operationeel nuttiger voor territoriale planning, reservoirbeheer, overstromingspreventie, aquiferbescherming en klimaatadaptatie. De prioriteit voor de komende jaren moet liggen bij het versterken van de datakwaliteit en openheid, modelintercomparatie, multi-variabele validatie, de expliciete integratie van fijnmazige stedelijke dynamiek en van het grondwatercompartiment — waarvan deze review concludeert dat beide kwantitatief ondervertegenwoordigd zijn —, de geografische verbreding van de bewijslast buiten de vier landen die momenteel domineren, en co-constructie met waterbeheerders en territoriale belanghebbenden, zodat diagnostiek van waterstress effectief wordt vertaald naar plannings- en investeringsbeslissingen.
Figuur 1: PRISMA 2020-stroomdiagram van de identificatie, screening en inclusie van records. Aantal records geïdentificeerd in elke database en repository, verwijderd als duplicaten, gescreend op basis van titel en abstract, beoordeeld als volledige teksten, uitgesloten met redenen, en uiteindelijk opgenomen in de kwalitatieve en kwantitatieve synthese. De zoekopdrachten werden uitgevoerd tussen 12 januari 2026 en 17 april 2026. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Conceptueel diagram dat landgebruik, landbedekkingsverandering en urbanisatie koppelt aan waterstress, waarbij de acht methodologische families in de causale keten zijn ingepast. Drivers (uitbreiding van landbouwgrond, ontbossing, bodemverdichting en korstvorming, bodemverzegeling en drainageaanpassingen) beïnvloeden hydrologische processen (interceptie, evapotranspiratie, infiltratie, afvoergeneratie, recharging, rivier-aquifer uitwisseling), die op hun beurt de componenten van waterstress produceren (oppervlaktewatertekort, grondwaterdaling, bodemvochttekort, debietirregulariteit, vloekpieken). Elke methodologische familie is gepositioneerd op het niveau van de keten dat zij observeert, in kaart brengt, verklaart of simuleert. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Operationeel beslissingskader voor het selecteren van een methodologisch ensemble in West-Afrikaanse stroomgebieden. Vier opeenvolgende filters, namelijk de wetenschappelijke vraag, de ruimtelijke schaal, de daadwerkelijk beschikbare gegevens en de beslissingshorizon en middelen, leiden tot een aanbevolen combinatie van methoden, samen met de minimale validatie-eisen en de verwachte onzekerheidsrapportage voor elke tak. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Tabel 1: Volledige zoekstrings en hun platformspecifieke aanpassingen. Boolean-strings gebruikt in elke database en repository, veldbeperkingen, taalfilters, datum van uitvoering en het aantal records geretourneerd door elke bron. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Tabel 2: Representatieve casestudies die zijn meegenomen in de vergelijkende analyse. Studiegebied, land, stroomgebied, studieperiode, gebruikte hoofdmethode, kalibratie- en validatievariabelen, gerapporteerde prestatiemetrieken (NSE, KGE, R2, percentage bias, algehele nauwkeurigheid, Cohen's kappa) en de specifieke bijdrage van elke studie aan de beoordeling van waterstress in West-Afrika. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Tabel 3: Verdeling van de opgenomen West-Afrikaanse gegevens per land en per periode. Aantal en proportie van de gegevens per land en per publicatieperiode van vijf jaar, met de toegepaste methodologische families per land. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Tabel 4: Verdeling van de opgenomen West-Afrikaanse gegevens per methodologische familie. Aantal en proportie van de gegevens waarbij elke familie de primaire benadering is, het aantal waarbij het een secundaire benadering is, en de overeenkomstige landen. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Tabel 5: Synthetische vergelijking van de belangrijkste experimentele technieken die worden gebruikt om waterstress in West-Afrikaanse stroomgebieden te beoordelen. Vergelijking langs vijf dimensies: nauwkeurigheid en betrouwbaarheid uitgedrukt via de prestatiemetrics gerapporteerd door de bronstudies, kosten en haalbaarheid, vermogen om complexiteit vast te leggen, relevante ruimtelijke en temporele schalen, en geschiktheid voor de regionale context. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat er geen belangenverstrengelingen zijn met betrekking tot deze review.
Dankbetuigingen
De auteurs danken hun collega's en VM Group Multiservices voor het verstrekken van kritische feedback op eerdere versies van het manuscript en voor de financiering van dit artikel.
Referenties
- Food and Agriculture Organization of the United Nations. AQUASTAT – FAO’s Global Information System on Water and Agriculture. Rome: FAO; 2025.
- UN-Water. World Bank Group: Africa Water Center – Strengthening Capacity in the Water Sector [Internet]. New York: UN-Water. Available from: https://www.unwater.org/news/world-bank-group-africa-water-center-strengthening-capacity-water-sector
- Descroix L, et al. Evolution of Surface Hydrology in the Sahelo-Sudanian Strip: An Updated Review. Water. 2018;10(6):748.
- Leblanc MJ, et al. Land clearance and hydrological change in the Sahel: SW Niger. J Hydrol. 2008;375(1-2):241-52.
- Dauda AP, et al. Simultaneous increase in temperature and dry days in the West African transboundary Benue River Basin. Environ Earth Sci. 2024;83(12):369.
- Garba I, Descroix L, Panthou G, et al. Extreme rainfall characterization under climate change and rapid population growth in Niamey, Niger. Heliyon. 2023;9(4):e15063.
- Qin Y, et al. Flexibility and intensity of global water use. Nat Sustain. 2019;2(6):515-23.
- Mashala MJ, Dube T, Mudereri BT, Ayisi KK, Ramudzuli MR. A Systematic Review on Advancements in Remote Sensing for Assessing and Monitoring Land Use and Land Cover Changes Impacts on Surface Water Resources in Semi-Arid Tropical Environments. Remote Sens. 2023;15(16):3926.
- Salvadore E, Bronders J, Batelaan O. Hydrological modelling of urbanized catchments: A review and future directions. J Hydrol. 2015;529:62-81.
- Obahoundje S, Ofosu EA, Kiem AS, et al. Potential impacts of climate, land use and land cover changes on hydropower generation in West Africa: a review. Environ Res Lett. 2022;17:043005.
- Arfasa GF, Owusu-Sekyere E, Doke DA, Ayisi Ampofo J. Impacts of climate and land use/cover changes on the sustainability of irrigation water in West Africa: a systematic review. All Earth. 2024;36(1):1-13.
- Anggraini R, Baja S, Neswati R. Assessing the impact of land use change on ecosystem service using GIS and remote sensing technology: a review. IOP Conf Ser Earth Environ Sci. 2025;1525(1):012030.
- Page MJ, et al. The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reporting systematic reviews. BMJ. 2021;372:n71.
- Moriasi DN, et al. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Trans ASABE. 2007;50(3):885-900.
- Mounirou LA, Zouré CO, Yonaba R, et al. Multi-scale analysis of runoff from a statistical perspective in a small Sahelian catchment under a semi-arid climate. Arab J Geosci. 2020;13(4):154.
- Cornelissen T, Diekkrüger B, Giertz S. A comparison of hydrological models for assessing the impact of land use and climate change on discharge in a tropical catchment. J Hydrol. 2013;498:221-36.
- Bormann H, Diekkrüger B, Hauschild M, et al. Regional hydrological modeling in Benin (West Africa): uncertainty issues versus scenarios of expected future environmental change. Phys Chem Earth. 2005;30(6-7):447-59.
- Yira Y, Diekkrüger B, Steup G, Bossa AY. Modeling land use change impacts on water resources in a tropical West African catchment (Dano, Burkina Faso). J Hydrol. 2016;537:187-99.
- Op de Hipt F, et al. Applying SHETRAN in a Tropical West African Catchment (Dano, Burkina Faso)—Calibration, Validation, Uncertainty Assessment. Water. 2017;9(2):101.
- Idrissou M, et al. Modeling the Impact of Climate and Land Use/Land Cover Change on Water Availability in an Inland Valley Catchment in Burkina Faso. Hydrology. 2022;9(1):12.
- Poméon T, Diekkrüger B, Springer A, Kusche J, Eicker A. Multi-objective validation of SWAT for sparsely-gauged West African river basins: a remote sensing approach. Water. 2018;10(4):451.
- Bodjrènou R, Yira Y, Ahamidé B, Diekkrüger B. Assessment of Current and Future Land Use/Land Cover in the Oueme Basin (Benin, West Africa) under a Changing Climate. Sustainability. 2023;15(3):2245.
- Ganni Mampo OM, Diekkrüger B, Näschen K, et al. Rainfall and streamflow variability in North Benin, West Africa. J Hydrol Reg Stud. 2025;57:101952.
- Awotwi A, Yeboah F, Kumi M. Assessing the impact of land cover changes on water balance components of White Volta Basin in West Africa. Water Environ J. 2015;29(2):259-67.
- Aduah MS, Jewitt GPW, Toucher ML. Assessing Impacts of Land Use Changes on the Hydrology of a Lowland Rainforest Catchment in Ghana, West Africa. Water. 2018;10(1):9.
- . Togbévi QF, Sintondji LO. Hydrological response to land use and land cover changes in a tropical West African catchment (Couffo, Benin). AIMS Geosci. 2021;7(3):338-54.
- Bodjrènou R, Yira Y, Diekkrüger B, et al. Investigating the impacts of climate and land use/cover change on hydrological fluxes in the Oueme Delta hydrosystem using ParFlow-CLM. Sci Rep. 2026;16:39679.
- ORSTOM. Étude hydrologique de bassins urbains à Niamey [Hydrological study of urban catchments in Niamey]. Niamey: Office de la Recherche Scientifique et Technique Outre-Mer; 1979. French.
- Boko BA, et al. High-Resolution, Integrated Hydrological Modeling of Climate Change Impacts on a Semi-Arid Urban Watershed in Niamey, Niger. Water. 2020;12(2):364.
- Olofintoye OO, Salami AW, Ajayi EO. A study on the applicability of a SWAT model in predicting the water yields and water balance of the Upper Oueme catchment, Benin Republic. Slovak J Civ Eng. 2022;30(1):48-58.
- Guan M, Sillanpää N, Koivusalo H. Modeling and assessment of hydrological changes in a developing urban catchment. Hydrol Process. 2015;29(13):2880-94.
- Sambou MHA, et al. Prediction of land use and land cover change in two watersheds in the Senegal River basin (West Africa) using the Multilayer Perceptron and Markov chain model. Geomat Nat Hazards Risk. 2023;14(1):2231137.
- Lu D, Mausel P, Brondízio E, Moran E. Change detection techniques. Int J Remote Sens. 2004;25(12):2365-401.
- Blatchford ML, Mannaerts CM, Njuki SM, et al. Evaluation of WaPOR V2 evapotranspiration products across Africa. Hydrol Process. 2020;34(15):3200-21.
- Cannella G, Pezzoli A, Tiepolo M. Comparative trend analysis of precipitation indices in several towns of the Sirba River catchment (Burkina Faso) from CHIRPS and TAMSAT rainfall estimates. Climate. 2024;12(12):208.
- Houngnibo MCM, et al. Validation of high-resolution satellite precipitation products over West Africa for rainfall monitoring and early warning. Front Clim. 2023;5:1185754.
- Kouakou C, et al. Comparison of gridded precipitation estimates for regional hydrological modeling in West and Central Africa. J Hydrol Reg Stud. 2023;47:101409.
- Barbosa SA, Pulla ST, Williams GP, et al. Evaluating Groundwater Storage Change and Recharge Using GRACE Data: A Case Study of Aquifers in Niger, West Africa. Remote Sens. 2022;14(7):1532.
- Ouarani M, et al. Exploring groundwater recharge mechanisms in a semi-arid coastal aquifer using isotopic analysis, remote sensing, and hydrological modeling. In: AGU Fall Meeting Abstracts 2023. Washington (DC): AGU; 2023. p. H04-05.
- Aloui S, Gires A, Hoang KD, et al. A review of Soil and Water Assessment Tool (SWAT) studies in Mediterranean watersheds: Lessons for data-scarce environments. Environ Int. 2023;171:107684.
- Aboelnour M, Gitau MW, Engel BA. A comparison of streamflow and baseflow responses to land-use change and the variation in climate parameters using SWAT. Water. 2020;12(1):191.
- Locke KA, Shanafield M, Cook PG, Simmons CT. Modeling relationships between land use and water quality: a critical review of statistical approaches. Environ Int. 2024;188:108703.
- Toure M, et al. Machine learning approaches for imputing missing meteorological data in Senegal. Appl Comput Geosci. 2025;27:100281.
- Polasky A, Evans JL, Fuentes JD. Statistical downscaling for precipitation projections in West Africa. Theor Appl Climatol. 2023;155(1):327-47.
- Arsenault R, Martel JL, Brunet F, et al. Continuous streamflow prediction in ungauged basins: long short-term memory neural networks clearly outperform traditional hydrological models. Hydrol Earth Syst Sci. 2023;27(1):139-57.
- Nearing G, et al. Global prediction of extreme floods in ungauged watersheds. Nature. 2024;627(8004):559-63.
- Koffi B, et al. Impact of climate and land use/land cover change on Lobo reservoir inflow, West-Central of Côte d’Ivoire. J Hydrol Reg Stud. 2023;47:101417.
- Obahoundje S, Youan Ta M, Diedhiou A, Amoussou E, Kouadio K. Sensitivity of hydropower generation to changes in climate and land use in the Mono Basin (West Africa) using CORDEX dataset and WEAP model. Environ Process. 2021;8(3):1073-97.
- Ndiaye PM, Bodian A, Dezetter A, Ogilvie A, Goudiaby O. Sensitivity of global hydrological models to potential evapotranspiration estimation methods in the Senegal River Basin (West Africa). J Hydrol Reg Stud. 2024;53:101823.
- Togbévi QF, et al. A multi-model approach for analysing water balance and water-related ecosystem services in the Ouriyori catchment (Benin). Hydrol Sci J. 2020;65(14):2453-65.
- Kouassi AM, Gnangouin AYJ, Konan GR, Nassa RAK. Impacts of climate change on water stress in West Africa: case study of the N’zi (Bandama) watershed in Côte d’Ivoire. Int J Environ Clim Change. 2022;12(12):472-83.