Circulation 2D des écoulements dans les plaines inondables amazoniennes et devenir sous contraintes climatiques

2024

Diplôme

Enguehard Pauline

Montpellier : Université de Montpellier, 2024, 128 p. multigr.

Th : Sciences de l'Eau, Université de Montpellier. 2024/12/18.

L'accès à l'eau et la préservation des écosystèmes aquatiques font partie des défis les plus importants du 21e siècle. Les zones humides sont des écosystèmes aquatiques vitaux pour la biodiversité et pour la régulation de l'eau. Dans le contexte du changement climatique, la préservation et la gestion durable de l'eau dans ces biomes sont cruciales, en particulier dans le bassin de l'Amazone où les populations dépendent largement des ressources aquatiques. Ce défi repose en partie sur une représentation précise des processus et dynamiques régionaux en cours et sur l'identification du rôle de la variabilité climatique pour les vingt prochaines années. Pour y répondre, la modélisation des crues est une excellente solution pour calculer la vitesse et la dynamique de l'eau auxquelles les ressources aquatiques sont sensibles. Cependant, pour atteindre cet objectif et apporter suffisamment d'informations aux modèles, les observations in situ sont souvent insuffisantes. L'utilisation et l'intégration d'observations satellitaires multi-capteurs dans la modélisation des systèmes hydrodynamiques semblent prometteuses. Dans ce contexte, la thèse a contribué à d'importants objectifs. Premièrement, une nouvelle méthodologie a été développée pour densifier les observations in situ de niveau d'eau dans les plaines d'inondations à partir de l'altimétrie radar, basée sur une classification non supervisée des échos radar ENVISAT et SARAL. Grâce à cette méthode, le nombre de niveaux d'eau du réseau a pu être multiplié par 15. Les résultats montrent que l'altimétrie radar est un outil de télédétection efficace pour surveiller les niveaux d'eau des hydrosystèmes continentaux, y compris les plaines d'inondation, et apporte des informations cruciales sur la dynamique de connectivité entre les lacs et les rivières. Deuxièmement, j'ai évalué l'évolution potentielle de la circulation de l'eau dans la plaine inondable en fonction des changements hydroclimatiques. La première étape a consisté à mettre en place un modèle hydraulique bidimensionnel (2D) HEC-RAS de la région de la plaine d'inondation de Curuai (13 000 km²) en Amazonie centrale. Afin de reproduire fidèlement les flux d'eau locaux, une analyse de sensibilité à la taille des mailles, aux conditions aux limites et aux coefficients de friction a été réalisée et évaluée en termes de précision des niveaux et des étendues d'eau et du temps de calcul. Le meilleur compromis entre la précision des facteurs et le temps de calcul a été déterminé en évaluant le modèle hydraulique avec des observations in situ et des niveaux d'eau obtenus par altimétrie radar. J'ai constaté que le facteur de taille de mailles de 200 m représentait le mieux la dynamique des inondations, avec une précision de 73% à 83% des niveaux d'eau et des étendues observés pendant les périodes de hautes et basses eaux. Ensuite, pour étudier l'impact du changement climatique sur les schémas de circulation de l'eau dans la plaine inondable, un modèle HEC-RAS a été construit et utilisé à l'aide de différents scénarios climatiques. J'ai sélectionné cinq modèles climatiques (MIROC6, GFDL-CM4-gr1, CNRM-CM6-1, MPI-ESM1-2-LR et UKESM1-0-LL) en utilisant le scénario d'émissions intermédiaires (SSP2-4.5) de CMIP6 pour générer les conditions limites du modèle HEC-RAS. Les résultats montrent que des changements majeurs sont attendus dans les 20 prochaines années. La dynamique, le niveau et l'étendue de l'eau dans la plaine inondable auront un impact significatif sur les écosystèmes et les populations.

Environnement, écologie générale [021ENVECO] ; Modélisation [062MECEAU06] ; Hydrologie [126TELAPP04]

Fonds IRD [F A010096145]

fdi:010096145