Précipitations sur le sud de la France : caractérisation, source et impacts sur le cycle hydrologique régional

Precipitation over Southern France : characterization, source, and impacts on the regional hydrological cycle

• Auteur / Autrice : Fatima Jomaa
• Direction : Olga Zolina
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'univers, et de l'environnement
• Date : Soutenance le 09/07/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des géosciences de l'environnement (Grenoble, Isère, France ; 2017-....)
• Jury : Président / Présidente : Chantal Staquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hans-Werner Jacobi, A.M.G Klein Tank
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cindy Lebeaupin Brossier, Gregor C. Leckebusch
• DOI : 10.70675/8fbe836ez114cz4110zb582zdd379829fc2e

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cycle hydrologique

Littoraux

Précipitations (météorologie) -- Variabilité

Changements climatiques

Mots clés libres

Changement climatique

Processus eau souterraine-Atmosphère

Cycle hydrologique régional

Processus hydrologiques de surface

Régions côtières

Regional hydrological cycle

Coastal regions

Groundwater-Atmosphere processes

Climate change

Surface hydrological processes

Résumé

La région méditerranéenne se distingue comme un « point chaud » potentiel en matière de science du climat, ce qui signifie une région où les impacts du changement climatique devraient être particulièrement importants. Dans la région méditerranéenne, il existe une interaction complexe entre l’atmosphère océanique et la terre ferme, associée à des caractéristiques morphologiques distinctes. Ce couplage fort fait référence aux interactions entre la mer Méditerranée, l’atmosphère et les terres environnantes, influençant des dynamiques climatiques locales spécifiques. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur la partie sud de la France située dans la région nord-ouest de la Méditerranée. En raison de ces caractéristiques géographiques particulières et des interactions complexes entre les processus océaniques et atmosphériques à différentes échelles spatiales et temporelles, le climat et en particulier l'hydroclimat du sud de la France présente des caractéristiques spatiales et temporelles complexes ainsi que leur variabilité. Il existe un manque de compréhension des processus hydrologiques locaux, ce qui nécessite une analyse complète à haute résolution de toutes les composantes du cycle hydrologique dans cette région. Dans nos travaux, nous nous concentrerons sur la branche atmosphérique du cycle hydrologique dans le Golfe du Lion et nous considérerons les précipitations, le transport d'humidité et les processus hydrologiques de surface tels que le ruissellement et l'humidité du sol.L’objectif de cette recherche doctorale peut être résumé en trois questions principales abordant la complexité du cycle hydrologique sur le sud de la France :1. Quelles sont les forces et les faiblesses des différents types de jeux de données pour capturer la variabilité des précipitations et leurs extrêmes sur le sud de la France ?Pour répondre à cette question, nous avons étudié l'exactitude et la fiabilité de toutes les sources de données disponibles pour cette région dans la représentation des conditions climatiques réelles, fournissant ainsi un aperçu de leur applicabilité aux études hydrologiques dans la région méditerranéenne. Les résultats de cette analyse sont présentés au chapitre 2.2. Quelles sont les sources de transport d'humidité qui contribuent aux précipitations et aux événements météorologiques extrêmes dans le sud de la France ?Pour répondre à cette question, nous avons analysé le transport d'humidité dans cette région. De plus, nous avons étudié le transport de l’humidité dans les conditions d’événements de précipitations extrêmes. Pour explorer les mécanismes à l’origine du transport d’humidité, nous avons effectué une analyse groupée des modèles météorologiques correspondants. Les résultats sont présentés au chapitre 3.3. Quel est l'impact de la variabilité et de l'évolution des précipitations sur l'humidité des sols et le ruissellement continental dans le sud de la France ?Pour répondre à cette question, nous avons analysé les interactions entre les régimes de précipitations et les composantes terrestres du cycle hydrologique, telles que l'humidité du sol et le ruissellement. Reasulate est présenté au chapitre 4.

The Mediterranean region stands out as a potential ’hotspot’ in climate science which signifies a region where the impacts of climate change are expected to be particularly significant. In Mediterranean region there is intricate interplay between the ocean atmosphere and land, coupled with distinct morphological features. This strong coupling refers to the interactions among the Mediterranean Sea, the atmosphere, and the surrounding land, influencing specific local climate dynamics. In our study, we focused on the Southern part of France located in the northwestern Mediterranean region. Due to these special geographical features and the complex interactions between ocean and atmospheric processes at different spatial and temporal scales, the climate and especially the hydroclimate of the Southern part of France exhibits intricate spatial and temporal characteristics and their variability. There is a lack of understanding of local hydrological processes, which requires a high-resolution comprehensive analysis of all hydrological cycle components in this region. In our work, we will focus on the atmospheric branch of the hydrological cycle in the Gulf of Lion and we will consider precipitation, moisture transport, and surface hydrological processes such as runoff and soil moisture.The aim of this PhD research can be summarized in three main questions addressing the complexities of the hydrological cycle over southern France:1. What are the strengths and weaknesses of various type of datasets in capturing the precipitation variability and its extremes over southern France ?To answer this question, we investigated the accuracy and reliability of all available data sources for this region in representing the actual climatic conditions, providing insights into their applicability for hydrological studies in the Mediterranean region. Results of this analysis are presenting in Chapter 2.2. What are the sources of moisture transport contributing to precipitation and extreme weather events in southern France ?To answer this question, we analyzed the moisture transport in this region. Additionally, we investigated the moisture transport for the conditions of extreme precipitation events. To explores the mechanisms driving of moisture transport we performed clustering analysis of corresponding weather patterns. Results are presenting in Chapter 3.3. How do variability and trends in precipitation impact soil moisture and continental runoff in southern France ?To answer this question, we analyzed the interactions between precipitation patterns and terrestrial components of the hydrological cycle, such as soil moisture and runoff. Reasulate are presenting in Chapter 4.The structure of this thesis is organized as follows: Chapter 1 introduces the data sources utilized in this study, discussing their respective limitations. It also details the methodologies employed to evaluate these datasets and to investigate the sources of moisture affecting this region. Chapter 2 focuses on the examination of precipitation characteristics within the region. It assesses various precipitation datasets to understand their reliability and accuracy in capturing the area’s precipitation dynamics. Chapter 3 is dedicated to analyzing long-term moisture transport patterns. This chapter aims to elucidate the mechanisms behind moisture movement into the region. Chapter 4 delves into the analysis of runoff and soil moisture, exploring their relationship with precipitation. It examines how precipitation influences soil moisture and runoff, contributing to the broader understanding of the regional hydrological cycle.