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OSUG - Terre Univers Environnement

Annette WIJBRANS

soutenance en 2016

19 janvier 2017

Variabilité spatiale et temporelle des pluies intenses et transferts hydro-sédimentaires associés en région de moyenne montagne méditerranéenne

directeurs de thèse : Guillaume Nord - Guy Delrieu

La gestion des ressources en eau et en sol ainsi que la protection contre les risques hydrométéorologiques constituent des enjeux sociétaux majeurs dans les régions montagneuses, notamment celles de la bordure méditerranéenne en raison du changement climatique avéré et de la pression démographique accrue qui s’y produisent. Des études, couplant les approches disciplinaires de l’hydrométéorologie, de l’hydrologie et des transferts sédimentaires, sont nécessaires pour progresser. Il s’agit d’observer et de comprendre les processus et d’établir des bilans hydro- sédimentaires sur une gamme d’échelles spatiales emboitées, depuis les versants où se forment le ruissellement et les pollutions diffuses jusqu’aux bassins versants de taille moyenne (100-1000 km2) où les impacts sociétaux se font réellement sentir (inondations, contamination des eaux de surface et des nappes, remplissage des barrages par des sédiments, altérations des écosystèmes...).
La thèse se focalisera sur les liens entre variabilité spatiale et temporelle des pluies intenses en région montagneuse, genèse des crues et dynamique des matières en suspension (MES) sur un emboîtement de bassins versants ardéchois. Les objectifs sont d’une part de caractériser la variabilité des pluies intenses en milieu montagnard à de très fines échelles spatiales et temporelles (5 min, ≤ 1 km2 typiquement) et, d’autre part, d’observer et de modéliser les processus non-linéaires associés aux crues éclairs et aux transferts sédimentaires qui en découlent.
Outre les moyens d’observation de la pluie opérationnels (radars et pluviomètres de Météo France et du Service de Prévision des Crues du Grand Delta), on disposera des mesures d’un radar bande X à diversité de polarisation, dont les caractéristiques sont bien adaptées à la mesure en montagne, ainsi que d’un réseau dense de pluviomètres et disdromètres. L’accent sera mis dans la thèse sur la production de ré-analyses pluviométriques continues temporellement et présentant une très haute résolution pour les épisodes les plus intenses. Ces estimations de pluie seront assorties d’un modèle d’erreur permettant la génération d’un forçage de pluie probabiliste.
Les flux d’eau et de MES seront mesurés en continu à l’exutoire des bassins emboités du Gazel (3.4 km2), de la Claduègne (43 km2) et de l’Auzon (116 km2). Parallèlement, le suivi d’un réseau de limnimètres dans le réseau hydrographique intermittent des bassins amont permettra d’analyser l’évolution de la réponse hydrologique pour un échantillon de paysages (lithologie, type de sol, couvert végétal, altitude, usage du sol, etc.). Par ailleurs des techniques d’observation novatrices des débits (par imagerie et radar) seront mises en œuvre lors des crues et des données LIDAR haute résolution seront disponibles pour caractériser finement le relief et le réseau hydrographique. Une part essentielle du travail de thèse sera consacrée à la mise en oeuvre et au développement du modèle hydro-sédimentaire DHSVM (Distributed Hydrology Soil Vegetation Atmosphere) pour comprendre, à l’aide des observations recueillies, le fonctionnement des bassins versants et tester l’apport d’une connaissance fine de la pluie sur la dynamique des flux d’eau et de MES dans les bassins versants. On travaillera également sur l’adéquation entre résolution spatiale du forçage pluviométrique et résolution spatiale des paramètres des sols et de l’érosion dans le modèle DHSVM dans l’optique d’optimiser le nombre de paramètres nécessaires au modèle et/ou de proposer de nouvelles pistes de paramétrisation de la production du ruissellement et de l’érosion aux échelles fines.