Couplages tectonique/érosion/sédimentation - rôle des évènements extrêmes

Tectonics/erosion/sedimentation couplings- Effect of extrem events

• Auteur / Autrice : Clément Garcia-Esteve
• Direction : Rodolphe Cattin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 20/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Ritz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martine Simões, Laurie Barrier, Stéphane Dominguez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Carretier, Sébastien Castelltort
• DOI : 10.70675/52adeeb8z40cez49edz900fzd834db86cccd

Mots clés

Mots clés contrôlés

Érosion

Tectonique

Climat

Modélisation CFD

Mots clés libres

Processus de surface

Modélisation analogique

Modélisation numérique

Climat

Séisme

Interaction tectonique-Érosion

Surface process

Experimental modelling

Tectonic- erosion interaction

Climat

Numerical modelling

Earthquake

Résumé

Il est maintenant bien établi que les événements extrêmes tels que les tremblements de terre, les glissements de terrain, les inondations, les tempêtes, ont un effet significatif sur la mise en place des paysages. Les terrasses fluviales, les cônes alluviaux et d'autres marqueurs morphologiques sont ainsi couramment utilisés pour quantifier la réponse du paysage aux changements du climat ou de la tectonique sur de grandes échelles de temps (> 10.000 ans). Cependant, ces marqueurs sont rarement utilisés pour évaluer la fréquence et l'amplitude des événements extrêmes car leur formation et leur évolution en réponse à des sollicitations internes ou externes restent peu étudiées.Nous proposons ici de développer une nouvelle approche basée sur une étude pluridisciplinaire de l'évolution des paysages à petite échelle de temps (de 0,1 à 50000 ans). Cette approche est complexe et nécessite de déchiffrer la signature des processus tectoniques et climatiques (1) à partir de l'étude détaillée des caractéristiques du paysage actuel, et (2) en considérant leur nature stochastique ainsi que leurs couplages et leurs rétroactions. Cela requiert d'explorer de nombreuses questions fondamentales mais non encore résolues: Quelles sont les signatures morphologiques (amplitude et fréquence) des perturbations tectoniques et climatiques dans l'équilibre de la topographie? Quelle est l'échelle de temps sur laquelle les changements brusques dus aux événements extrêmes restent visibles? L'état stationnaire est-il un concept purement théorique ou s'applique-t-il aux paysages naturels soumis à des événements extrêmes?Nous aborderons ces questions au moyen d'une approche intégrée combinant des observations sur le développement de modèles expérimentaux et numériques, la télédétection et le terrain :Par rapport aux études précédentes qui considèrent généralement, à cette échelle de temps réduite, le forçage tectonique et climatique séparément, l'approche proposée représente une nouvelle étape dans la compréhension de l'évolution des paysages. Au-delà des résultats scientifiques et des avancées techniques escomptées, le caractère universel de ce projet permettra d’améliorer l'évaluation des risques associés aux crues extrêmes et aux séismes, en termes de prévisibilité et d’aménagement du territoire.

It is now well established that extreme events such as earthquakes , landslides, floods or storms have a significant effect in shaping landscapes. River terraces, knickpoints, alluvial fans and other morphological markers are routinely used to date and quantify landscape response to changes in climate or tectonics over long time-scale (>10.000 yr). However, those markers are rarely used to assess the natural variability of extreme events’ frequency and magnitude because both the formation and the evolution of those markers in response to internal or external solicitations remains poorly studied.Here, we propose to develop a new approach based on a multidisciplinary study of the small time-scale evolution of landscapes (from 0.1 to 50000 yr). We aim to investigate the feedbacks between river high-discharge events and earthquake cycle deformation, which are the elementary driving processes linking tectonics, climate and landscapes. This approach is complex and requires deciphering the signature of climatic and tectonic processes (1) from the detailed study of present-day landscape features, and (2) by considering their stochastic nature as well as their couplings and feedbacks. This requires exploring many fundamental but unresolved questions: What are the morphological signatures (magnitude and frequency distribution) of climatic and tectonic perturbations in the topography equilibrium? What is the time-scale over which abrupt changes due to extreme events remain visible? Is steady-state a purely theoretical concept or does it apply to natural landscapes subjected to extreme events?We will address these issues through an integrated approach combining the development of a new generation of both experimental and numerical models, remote sensing data, and field observations.At this short time scale, compared to previous studies considering tectonic and climatic forcing separately, the proposed approach, which takes into account the stochastic nature of floods and earthquakes as well as the deformation associated with all earthquake cycle periods, represents a new milestone in landscape evolution understanding. Beyond the expected scientific results and technical benefits, this project by its generic nature will be useful to improve flood- and seismic-hazard assessment, in terms of predictability and mitigation.