Développement d'une carte mondiale des zones humides et d'une application pour décrire l'hydrologie des pentes de collines dans le modèle de surface terrestre ORCHIDEE
Auteur / Autrice : | Ardalan Tootchifatidehi |
Direction : | Agnès Ducharne |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Géosciences |
Date : | Soutenance le 01/07/2019 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Milieux environnementaux, transferts et interactions dans les hydrosystèmes et les sols (Paris ; 1997-....) |
Jury : | Président / Présidente : Pierre Ribstein |
Examinateurs / Examinatrices : Basile Hector, Anne Jost, Catherine Ottlé | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Filipe Aires, Gerhard Krinner |
Mots clés
Résumé
Les zones humides jouent un rôle important dans le fonctionnement du système Terre aussi bien à l’échelle locale via un effet tampon sur les crues et épurateur de l’eau (dénitrification) que régionalement, du fait de leurs interactions avec l’atmosphère et de leur contribution majeure aux émissions de méthane. Leur représentation dans les modèles climatiques planétaires requiert une connaissance approfondie à la fois de leur distribution géographique et de leur hydrologie. Il y a un vaste désaccord sur l’estimation de l’étendue globale des zones humides, comprise entre 3% et 21% de la surface terrestre continentale, selon les méthodes employées. Ces contradictions s’expliquent par une représentation incomplète par les modèles hydrogéologiques des zones régulièrement inondées identifiées par l’imagerie satellitaire, qui peine en revanche à détecter les zones humides alimentées par les eaux souterraines. Peu visibles, elles sont également sous-estimées par la plupart des inventaires. La première étape de la thèse s’est donc focalisée sur la construction d’une carte mondiale des zones humides visant à concilier ces différences, par la distinction de ces deux types de zones humides, obtenus par combinaison des méthodes d’imagerie des eaux de surface et de modélisation des eaux souterraines. La proportion de zones humides à la surface du globe (21%) se situe dans la fourchette haute des estimations précédentes et concorde avec de nombreuses études régionales récentes, notamment en France et aux Etats-Unis. Dans une seconde étape, cette carte a servi d’entrée à une nouvelle version du modèle ORCHIDEE, qui décrit les surfaces continentales dans le modèle de climat de l’IPSL. La carte permet de distinguer dans chaque maille du modèle une fraction humide qui correspond aux fonds de vallée et reçoit les écoulements de la fraction haute, ce qui y rend possible le développement d’une nappe proche de la surface dont la profondeur répond au climat. Cette nouvelle version, dite ORCHIDEE-GW, a été testée dans le bassin de la Seine par comparaison à des observations de débit, d’évapotranspiration et de profondeur de nappe et afin de mieux comprendre l’effet des paramètres mal contraints tels que la profondeur du sol ou la formulation du flux nappe-rivière. Les effets principaux sont une augmentation de l’évaporation, une baisse des débits et un effet refroidissant, dont les conséquences sur le climat présent mais aussi futur sont une perspective importante à ce travail.