Le système d'observation AMMA-CATCH couvre une large gamme d'échelles spatiales, définies pour documenter la variabilité des différentes composantes de la mousson ouest-africaine et pour réaliser des études de processus permettant de mieux appréhender les couplages entre dynamique atmosphérique, cycle hydrologique et dynamique de la végétation.
Sur l'Afrique de l'Ouest on cherche à étudier la structure et la variabilité des structures atmosphériques telles que les jets les ondes d'est et les complexes convectifs qui se propagent sur des distances pouvant atteindre quelques milliers de kilomètres.
Une fenêtre régionale, centrée à 2°E de longitude et s'étendant de 6°N à 17°N en latitude a été définie pour étudier plus en détail les variabilités pluviométrique et hydrologique sur une région couvrant le continuum climatique d'Afrique de l'Ouest. Cette fenêtre servira de support pour comparer les sorties des modèles atmosphériques et les observations, et la variabilité interannuelle des gradients pluviométriques.
Trois sites de méso-échelle ont été par ailleurs sélectionnés pour des études plus fines des différents termes du bilan hydrique et pour le suivi de la dynamique de la végétation :
- Le degré carré d'HAPEX-Sahel, suivi depuis 1990, (10 000 km², 2°E - 3°E; 13°N - 14°N) avec une pluie moyenne annuelle de 500 mm environ
- Le haut bassin de l'Ouémé (14 000 km²), suivi depuis 1997, s'étendant sur un degré de longitude (9°N - 10°N) et caractérisé par un climat soudanien avec une pluie moyenne annuelle dépassant 1000 mm
- Le Gourma Malien (30 000 km², 15°N - 17°N) sur lequel les premières études de végétation remontent à 1982.
A l'intérieur de chacune des ces zones, des super-sites d'une centaine de km2 sont équipés plus densément pour servir de support à des études de processus (notamment concernant les flux à l'interface sol-atmosphère) et de fermeture du bilan hydrique.
Le cœur des super-sites est constitué par des sites intensifs dont le couvert végétal et la topographie sont représentatifs des principaux milieux rencontrés dans la région. Outre les mesures de base qui constituent l'ossature du suivi des sites de méso-échelle (pluie, écoulements de surface, hauteur des nappes), ces sites intensifs sont équipés de stations météorologiques, de mesures d'humidité des sols et, à compter de 2005, de mesures des flux turbulents de chaleur sensible et de H20/CO2.