Impacts hydro-sédimentaires des feux et de la faune envahissante sur le bassin versant de la Thiem : Touho, Nouvelle-Calédonie

Impacts of fire and invasive ungulates on the hydrological regimes and erosion in the Thiem watershed : New Caledonia, SW Pacific

• Auteur / Autrice : Caroline, Marie, Clémence Tramier
• Direction : Pierre Genthon, Pascal Dumas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide: géodynamique des enveloppes supérieures, paléo-biosphère
• Date : Soutenance le 23/11/2021
• Etablissement(s) : Nouvelle Calédonie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale du Pacifique (Faaa ; 2005-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : HydroSciences (Montpellier)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de recherche pour le développement (France). Centre de Nouméa
• Jury : Président / Présidente : Morgan Mangeas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Dumas, Morgan Mangeas, Pierre Ribstein, Jean-Lambert Join, Caroline Le Bouteiller, Geoffroy Wotling, Vincent Chaplot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Ribstein, Jean-Lambert Join

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Protection

Écoulement (hydrologie)

Ongulés

Sols -- Érosion

Nouvelle-Calédonie

Forêts -- Incendies

Mots clés libres

Erosion

Régime hydrologique

Feu

Savanes / forêts

Cerfs et cochons

Ruissellement

Ecoulement de subsurface

Connectivité hydrologique

Weathering

Hydrological regime

Fire

Savannas / forests

Invasive ungulates

Runoff

Subsurface flow

Hydrological connectivity

Résumé

En Nouvelle-Calédonie les incendies et les ongulés envahissants (cerfs et cochons) font partie des menaces les plus lourdes pesant sur les écosystèmes forestiers. Au sein de la zone côtière nord-est caractérisée par un climat tropical humide (2400 mm de précipitations par an), la pression du feu entraine aux basses et moyennes altitudes la contraction progressive des forêts aux talwegs, à l’origine d’un paysage de type mosaïque composé de savanes résistantes aux feux et de forêts. Cette étude vise à comprendre les impacts de ces deux types de menace sur le régime hydrologique du bassin versant de la Thiem, où une forte diminution des débits d’étiage a été observée durant les dernières décennies. Le ruissellement issu de cinq surfaces de drainage allant de l’échelle de la parcelle (100 m2) à l’échelle du petit bassin versant (3 km2) et l’érosion sur trois d’entre elles ont été mesurés pour quantifier les réponses hydro-sédimentaire de différentes surfaces caractéristiques de la zone d’étude. Des coefficients d’écoulement et des taux d’érosion pathologiques ont été enregistrés à l’exutoire de la parcelle forestière fortement impactée par les ongulés et du bassin versant de 3.1 km2 dont la couverture est à 76 % forestière. Cela s’explique par la fragmentation de la forêt et par la pression des ongulés envahissants qui créent des irrégularités dans les profils de sols le long des chemins d’écoulement, ce qui rompt la continuité des écoulements de subsurface, composants majoritaires du bilan hydrologique de cette zone d’étude caractérisée par des sols fortement anisotropes. L’exfiltration des écoulements de subsurface qui en résulte favorise l’érosion et renforce le ruissellement superficiel, exacerbant les débits de crue. L’eau participant aux crues n’a jamais l’occasion de recharger les ressources profondes alimentant les rivières en saison sèche, ce explique la diminution des débits d’étiage. Une rétroaction positive entre l’érosion et la discontinuité des écoulements de subsurface est mise en évidence. Un régime hydrologique sain ne peut donc être restauré qu’au travers de la mise en place d’actions de gestion concrètes visant à limiter le ruissellement superficiel et l’érosion. Une attention particulière doit être apportée aux bassins versants de captages d’eau de consommation. Le feu doit y être absolument banni. Des plantations localisées stratégiquement, en particulier au niveau des lisières forestières, ainsi que des actions de régulation des ongulés sont recommandées.

In New Caledonia wildfires and invasive fauna (deer and wild pigs) constitute major threats to forests ecosystems. In the northeast coast characterized by a humid tropical climate (2400 mm y-1 of rainfall) wildfire pressure constrains progressively the forest to thalwegs at low altitude, creating a mosaic-like landscape composed of savannas resistant to fire and humid forests. This study aims at characterizing the impact of the pressures induced by such effects on the hydrological regime of the Thiem watershed, where a reduction of the low flows has been observed for the past few decades. Runoff from five drainage areas ranging from 100 m2 plots to a 3.1 km2 watershed and erosion from three of them were studied to quantify the hydrological and sedimentary response of different and characteristic land surfaces. Pathologically high runoff and erosion were found at the 100 m2 forest plot highly impacted by ungulates and at the 3.1 km2 mixed watershed with a 76 % forest cover. We showed that the forest fragmentation as well as the invasion of ungulates create discontinuities in the soil profile along the flow pathways, which disrupt the continuity of subsurface flow, major component of the hydrological regime in the study area characterized by highly anisotropic soils. Subsurface flow exfiltration in critical areas favors erosion and reinforce the surface runoff, which exacerbates the floods. The flooding water never gets the chance to infiltrate and supply the deep-water resources that feed the rivers during the dry season, which explain the low flows decrease in the study area. The topsoil is lost through a positive feedback mechanism which leads to the conclusion that a healthy hydrological regime cannot be regained without an intervention. Special attention should be given to the watersheds providing drinking water, where wildfires must be completely excluded. Tree plantations located in strategic areas, including the forest edges, as well as ungulates regulation should be implemented.