SED-PyrO : Érosion et transport sédimentaire dans les Pyrénées occidentales face au changement climatique

SED-PyrO: SEDimentary erosion and transport in the valleys of the western Pyrenees under climate change

• Auteur / Autrice : Deivi Abreu Perdomo
• Direction : Sophie Leleu
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géologie sédimentaire, paléocéanographie, climatologie
• Date : Inscription en doctorat le 04/09/2026
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : PROMESS

Mots clés

Mots clés libres

Erosion

Transport sédimentaire

Continuité hydrosédimentaire

Erosion

Sediment transport

Hydrosedimentary continuity

Hydroelectric power generation

Climate change

Aggradation

Résumé

Les vallées de montagne des Pyrenees connaissent des évolutions morphologiques rapides sous l'effet combiné du changement climatique et des pressions anthropiques historiques (aménagements hydroélectriques, extractions sédimentaires passées, modifications du couvert végétal). L'intensification attendue des épisodes hydroclimatiques extrêmes pourrait modifier profondément les dynamiques d'érosion et de transport sédimentaire (Aristide Lenzi et al., 2006 ; Antoniazza et al., 2022), avec des conséquences directes sur la continuité sédimentaire et donc écologique, la stabilité des infrastructures, la qualité des milieux aquatiques et la gestion des risques naturels. Pourtant, la variabilité pluridécennale des flux sédimentaires reste mal contrainte (Cossart et al., 2018), limitant notre capacité à distinguer les tendances de fond des fluctuations naturelles. Ce projet de thèse vise à reconstituer et modéliser les trajectoires de transport sédimentaire dans plusieurs bassins versants montagnards de Nouvelle-Aquitaine, afin d'évaluer leur sensibilité aux forçages hydroclimatiques futurs et d'identifier les leviers de gestion favorisant la résilience des territoires. La première phase du travail consistera à compiler des archives opérationnelles (Lamachere, 2020 ; Cros et Mazières, 2024), afin de reconstituer un enregistrement indirect mais continu des flux sédimentaires sur plusieurs décennies. Leur croisement avec les chroniques hydrologiques, climatiques et les données de terrain permettra de reconstruire des séries temporelles robustes et d'identifier les principaux contrôles hydroclimatiques et anthropiques. Dans un second temps, un modèle spatialisé de transport sédimentaire (Argentin et al., 2025 ; Doolaeghe et al. ; Pitscheider et al.) sera développé et calibré à partir de ces données historiques et d'observations morphologiques. Ce modèle permettra de simuler la production, le transit et le stockage des sédiments à l'échelle du bassin versant, en intégrant la connectivité sédimentaire et les discontinuités liées aux ouvrages. Une attention particulière sera portée à la variabilité interannuelle et aux événements extrêmes, afin de mieux représenter les mécanismes responsables des pulses sédimentaires. Enfin, le modèle sera forcé par des projections hydroclimatiques issues des jeux de données régionaux de référence, afin d'explorer différents scénarios d'évolution des régimes hydrologiques. Ces simulations permettront d'évaluer les trajectoires possibles des systèmes fluviaux montagnards à l'horizon 2050–2100, d'identifier les secteurs les plus sensibles à l'augmentation des aléas érosifs ou à l'aggradation, et d'analyser l'effet potentiel de différentes pratiques de gestion des ouvrages (modalités de purge, gestion des prises d'eau). Le projet ambitionne de produire des outils opérationnels d'aide à la décision. Les cartes de sensibilité et scénarios produits pourront appuyer les politiques publiques en matière de continuité sédimentaire, de prévention des risques et d'adaptation au changement climatique, en cohérence avec les stratégies régionales de transition environnementale. En combinant analyse rétrospective, modélisation prospective et collaboration étroite avec les gestionnaires de terrain, cette thèse contribuera à une meilleure compréhension des dynamiques sédimentaires en contexte montagnard anthropisé, et à l'élaboration de trajectoires d'adaptation fondées sur la connaissance scientifique.

The mountain valleys of the Pyrenees are undergoing rapid morphological changes due to the combined effects of climate change and historical anthropogenic pressures (hydroelectric developments, past sediment extraction, and changes in vegetation cover). The anticipated intensification of extreme hydroclimatic events could profoundly alter erosion and sediment transport dynamics (Aristide Lenzi et al., 2006 ; Antoniazza et al., 2022), with direct consequences for ecological continuity, infrastructure stability, the quality of aquatic environments, and natural hazard management. However, the multi-decadal variability of sediment fluxes remains poorly constrained (Cossart et al., 2018), limiting our ability to distinguish underlying trends from natural fluctuations. This doctoral project aims to reconstruct and model sediment transport trajectories in several mountain watersheds of Nouvelle-Aquitaine, in order to assess their sensitivity to future hydroclimatic forcing and identify management levers that promote territorial resilience. The first phase of the work will consist of creating a compilation of operational archives (Lamachere, 2020 ; Cros et Mazières, 2024), to offer an indirect but continuous record of sediment fluxes over several decades. Combining them with hydrological and climatic records and field data will allow for the reconstruction of robust time series and the identification of the main hydroclimatic and anthropogenic drivers. In a second phase, a spatially distributed sediment transport model (Argentin et al., 2025 ; Doolaeghe et al. ; Pitscheider et al.) will be developed and calibrated using this historical data and morphological observations. This model will simulate sediment production, transit, and storage at the watershed scale, incorporating sediment connectivity and discontinuities related to dams. Particular attention will be paid to interannual variability and extreme events to better represent the mechanisms responsible for sediment pulses. Finally, the model will be driven by hydroclimatic projections from regional reference datasets to explore different scenarios for the evolution of hydrological regimes. These simulations will allow us to assess the possible trajectories of mountain river systems by 2050–2100, identify the areas most vulnerable to increased erosion hazards or aggradation, and analyze the potential impact of different dam management practices (flushing methods, water intake management). The project aims to produce operational decision-support tools. The resulting sensitivity maps and scenarios can support public policies on sediment continuity, risk prevention, and climate change adaptation, in line with regional environmental transition strategies. By combining retrospective analysis, prospective modeling and close collaboration with field managers, this thesis will contribute to a better understanding of sedimentary dynamics in an anthropized mountain context, and to the development of adaptation trajectories based on scientific knowledge.