Simon Lecluse soutiendra sa thèse le 16 janvier 2014 à 14h00.
Sujet : "Modélisation de l'influence du changement climatique sur la nappe phréatique du Rhin Supérieur".
Composition du jury :
- S. Brouyère, Univ. de Liège
- F. Habets, Univ. Paris VI
- P. Huggenberger, Uni. Bâle
- G. Schäfer, LHyGeS, Strasbourg
- P. Weng, Burgeap
- P. Ackerer, LHyGeS, Strasbourg
Lieu : EOST, rue Blessig, Amphi du 2eme étage.
Résumé :
L'aquifère du Rhin Supérieur est un des plus grands aquifères européens, d'une capacité d'environ 50 milliards de mètres cubes d'eau dans sa partie Alsacienne. Il est donc vital pour l'économie alsacienne et fournit 75% des besoins en eau potable, 50% des besoins industriels et 90% de l'eau destinée à l'irrigation de la région alsacienne. Soumis à une tension anthropique énorme, l'aquifère souffre beaucoup de la pollution provenant de diverses sources, cette eau souterraine peu profonde est donc très vulnérable.
La situation actuelle est plutôt fragile, puisque la quantité et la qualité de l'eau pourraient connaître un changement important dans un avenir proche, en raison du changement climatique et des pressions anthropiques.
Toutefois, il est difficile d'évaluer l'incidence de ces changements sur l'aquifère du Haut Rhin, puisque son fonctionnement n'est pas connu en détail.
C'est pourquoi la 1ère partie de cette thèse porte sur la compréhension du fonctionnement de cet aquifère.
Pour ce faire, nous avons utilisé le code HPP-INV (Chardigny, 1997). Il s'agit d'un code fonctionnant au pas de temps mensuel et permettant soit le calcul d'un écoulement directement dans un aquifère, soit le calage de paramètres caractérisant cet aquifère à partir de valeurs mesurées. Dans cette partie, nous avons utilisé la partie du code permettant le calage, afin d'obtenir différents paramètres permettant la caractérisation de l'aquifère du Haut Rhin (perméabilité du sol, coefficients de Manning et de colmatage dans les rivières) à partir de données mesurées sur une période allant de Janvier 1986 à Décembre 2002 (hauteurs d'eau et débits dans les rivières). Nous avons donc pu obtenir un grand nombre de jeux de paramètres, afin d'avoir une approximation la plus réaliste possible du comportement de l'eau à travers la nappe.
Grâce aux travaux menés par le Groupement d'experts Intergouvernementaux sur l'Evolution du Climat (GIEC), différents scenarios d'émissions de gaz à effet de serre ont été définis à l'échelle mondiale (IPCC, 2007). Ces scenarios prennent en compte différentes évolutions économiques, démographiques et technologiques possibles afin de simuler des évolutions différentes des gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Nous avons donc pu travailler avec 3 scenarios : A1B, B1 et A2. Le scenario B1 est considéré comme le plus « optimiste » alors que le A2 est le plus « pessimiste ». Ces 3 scenarios ont abouti à 3 jeux de données météorologiques (précipitations, évapotranspiration potentielle et température) calculés par Météo-France. En plus de ces 3 scenarios, nous avons 6 autres jeux de données météorologiques basés sur le scenario A1B d'évolution de gaz à effet de serre et calculés par différents bureaux indépendants.
Les données météorologiques calculées à partir du scenario A1B couvre une période allant d'Août 1950 à Juillet 2099 ; alors que celles correspondant aux scenarios B1 et A2 couvrent une période allant d'Août 2070 à Juillet 2099. Les 6 autres jeux de données météorologiques sont séparés en 3 périodes. La première s'étend d'Août 1961 à Juillet 2000, il s'agira de notre « temps présent ». La deuxième correspond à notre « futur proche » entre Août 2046 et Juillet 2065. Enfin la troisième est notre « futur lointain » entre Août 2081 et Juillet 2098.
Dans un 2éme temps, nous avons dû effectuer le calcul des débits à l'exutoire de certains bassins versants. En effet, afin de fournir des données initiales convenables à notre code pour le calcul du fonctionnement de l'aquifère dans les temps futurs, nous avons dû développer un code permettant la transformation des précipitations en débits à l'exutoire du bassin versant.
Ce code est basé sur le modèle GR2M (Mouelhi, 2003) du CEMAGREF. Nous l'avons combiné avec un module dit « Neige dérivé de Meslier », permettant la transformation des précipitations neigeuses en lame d'eau. Grâce à cette combinaison, nous avons pu développer un code permettant de caler les paramètres caractérisant chaque bassin versant sur une période allant de Janvier 1986 à Décembre 2002. Une fois les bassins versants modélisés correctement, le code a permis de calculer les valeurs initiales en débit pour les rivières utilisées lors du calcul de l'influence du changement climatique.
Les données Météo France, associées aux jeux de paramètres obtenus durant la phase de calage et associées aux débits calculées pour les bassins versants, ont permis le calcul de hauteurs d'eau, de débits dans les rivières et d'échanges nappe-rivières pour 150 simulations. Grâce à ces 150 simulations, nous avons pu calculer l'évolution des hauteurs d'eau et des débits dans les rivières entre notre « temps présent » (1961-2000) et notre « futur proche » (2046-2065), ainsi que l'évolution entre notre « temps présent » (1961-2000) et notre « futur lointain » (2081-2098).