Curriculum

Résumé : Les ressources en eau prennent une place de premier ordre dans les débats sociétaux d’aujourd’hui. Elles sont source de vie et nécessaire à toutes les activités que l’homme développe : agriculture, énergie, industrie, … Une grande partie des enjeux pour garantir la pérennité de cette ressource réside dans la capacité de l’Homme à mettre en œuvre une ingénierie raisonnée, respectueuse de la ressource elle-même, de son lieu d’extraction et de son lieu de rejet. Toutefois, nous devons aussi être capables de prédire l’évolution de sa disponibilité qui dépend, pour l’essentiel, des quantités précipitées et des quantités qui nous « échappent » et retournent à l’atmosphère par évaporation et transpiration de la végétation. L’évapotranspiration est un processus, résultat des interactions/couplages entre les différents réservoirs de la zone critique, comprenant les aquifères, les sols, la biosphère et l’atmosphère. Ce processus est encore mal quantifié car très variable en temps et en espace, en particulier dans les milieux complexes caractérisés par de fortes hétérogénéités de topographie, de couvert, et de lithologie. Ce manuscrit vise à décrire les méthodologies expérimentales, et les outils de modélisation que j’ai mis en œuvre pour quantifier les échanges entre la surface continentale et l’atmosphère, en particulier l’évapotranspiration, dans les milieux complexes, et caractériser leur distribution spatiale et les échelles de variabilité associées à l’échelle dite du ‘paysage’, s’étendant du km² à quelques dizaines de km². Après quelques rappels sur les fondements théoriques permettant de comprendre comment l’évapotranspiration peut être mesurée, des exemples de mise en œuvre de différentes méthodes d’observation comme l’Eddy-covariance et la scintillométrie, sont présentées. Ces résultats sont basés sur des données que j’ai pu récolter entre 2002 et 2016 en particulier dans le cadre de l’observatoire AMMA-CATCH au Bénin. Ces campagnes expérimentales ont ainsi permis d’obtenir les première séries longue durée d’observation de l’évapotranspiration en zone soudanienne pour différents couverts et à l’échelle du paysage. La compréhension de l’origine de la variabilité spatiale et temporelle de l’évapotranspiration de ces observations a suscité la mise en œuvre d’outils de modélisation Sol-Végétation-Atmosphère, de modélisation atmosphérique des grandes échelles (LES) et de modélisation hydrologique distribuée. Ces travaux sont présentés afin d’illustrer la démarche scientifique pour aborder les couplages au sein de la zone critique. En particulier je me suis attaché à évaluer les paramétrisations associées au processus de l’évapotranspiration, afin de s’assurer que les modèles mis en œuvre sont adaptés à la région étudiée. Ces évaluations sont plutôt satisfaisantes, mais confirment des défauts structurels des modèles Sol-Végétation-Atmosphère pour lesquels le manque de représentation des transferts latéraux en surface et sub-surface les met souvent en défaut pour représenter la dynamique de l’évapotranspiration. Les résultats obtenus suscitent d’une part de nouveaux développements instrumentaux afin de proposer des moyens de mesure plus directe de l’évapotranspiration à l’échelle du paysage. En particulier, la scintillométrie micro-onde doit pouvoir répondre à cet objectif. Des recherches sont également proposées pour développer des moyens de mesure permettant d’obtenir la distribution spatiale des échanges entre le sol et l’atmosphère. D’autre part, la modélisation hydrologique distribuée de la zone critique est un moyen d’explorer la variabilité spatiale et temporelle de l’évapotranspiration. Un programme de recherche mettant en œuvre le modèle Parflow/CLM à différentes échelles, est proposé pour répondre à des questions concernant l’impact des transferts latéraux souterrains sur la dynamique de l’évapotranspiration. Les simulations proposées concernent essentiellement l’hydrologie de l’Afrique de l’Ouest où les enjeux sociétaux concernant l’accès à l’eau restent importants. Les actions proposées sont d’ores et déjà engagées et devraient permettre à moyen terme de doter la communauté hydrologique d’outil d’observation et de modélisation permettant de caractériser la dynamique de l’évapotranspiration.

Résumé : Soon ...