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Comprendre le fonctionnement d'un éco-système en région semi-aride :
le projet SudMed

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Lionel Jarlan au CESBIO

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Contexte et questions scientifiques

Axe1- Modélisation intégrée du fonctionnement de bassins versants semi-arides

Le fonctionnement des principaux compartiments hydrologiques des grands bassins versants semi-arides est désormais mieux connu mais nous cherchons à disposer de méthodes robustes pour prévoir les scénarios d’évolution des systèmes intégrés typiques de la Méditerranée. Ce système associe :

  • un château d’eau de montagne,
  • une plaine ou une vallée occupée par de l’agriculture irriguée,
  • et une zone intermédiaire de transfert avec stockage transitoire (barrages ou lacs) où dominent l’agriculture pluviale et les zones pastorales.

En particulier, les flux de subsurface en montagne et leur contribution à la recharge des nappes profondes des plaines sont mal quantifiés, il est difficile de suivre leur évolution.

  • Mise en place d’un système d’observation

 

Notre ambition est de mettre en place un système de modélisation-observation des ressources en eaux adaptées aux bassins versants semi-arides méditerranéens. Il s’agit d’une plateforme numérique ayant pour objectif de combiner les observations (satellites ou de terrain) avec la modélisation. Ce système s'appuie sur les techniques de télédétection spatiale, systèmes d'information géographiques et de modélisation physique. Il s'agit d'une approche intégrée.

    Besoin d’outils de gestion et de            prévision de la ressource en eau

  • Quantification des termes du bilan et de la nappe,
  • Prise en compte des activités anthropiques (agriculture …),
  • Etudes de processus physiques.

Ce système repose sur des méthodes d’assimilation de données pour, à la fois, contraindre la trajectoire du modèle et en améliorer l’étalonnage, et sur des méthodes d’agrégation/désagrégation, afin de combiner des observations à différentes résolutions spatiales.

Nous utiliserons une modélisation à base physique avec une prise en compte des principaux processus régissant le cycle de l’eau (évaporation, infiltration, ruissellement, fonte, sublimation, transfert latéraux de sub-surface) afin d’améliorer notre compréhension des processus méconnus et de les hiérarchiser.

Cette plateforme de modélisation/observation des ressources en eaux pourra être appliquée à différents bassins semi-arides du pourtour méditerranéen pour peu qu’ils aient le même régime d’oued. Elle pourra également servir à préciser la définition de nouvelles missions spatiales, en particulier sur les aspects résolutions temporelle et spatiale. Par ailleurs, la somme des connaissances acquise sur des bassins à la fois sensibles aux changements climatiques et représentatifs des processus hydrologiques des zones arides permettent d’envisager leur inclusion dans des observatoires de type ORE ou OSR.

  • Etude d’impact des changements climatiques et d’occupation du sol

Selon le dernier rapport du GIEC, la méditerranée du Sud devrait subir une baisse des cumuls annuels de précipitations, un changement de distribution des évènements pluvieux avec une augmentation des évènements extrêmes, un réchauffement et une augmentation des périodes de sècheresse.

- comment seront modifiées les contributions respectives à la recharge de la nappe du ruissellement et de la fonte des neiges en cas de réchauffement hivernal ?

- quel sera l’impact sur les débits et l’évolution des nappes ?

- quels seront les effets de changements importants de l'occupation du sol sur le cycle hydrologique, changements non prévisibles du fait de leur nature fortement anthropique ?

des scénarii peuvent être utilisés...

Climat spatialisé et Impact des changements

Anomalies de température moyenne estivale sur le Maroc basé sur le scenario IPCC-A2 estimée à l’horizon 2071-2100

Un système d’observation représente un formidable d’outil pour évaluer l’impact
des ces changements
annoncés sur les ressources en eaux des grands bassins du pourtour méditerranéen, à commencer par le Tensift et son régime pluvio-nival.

Les scenarii du GIEC reposent sur les prédictions de modèles de circulation générale à la résolution spatiale de 2.5°. Ces scenarii seront régionalisés selon deux types d’approches : statistique et déterministe. Nous validerons dans un premier temps ces régionalisations sur nos bassins marocains, et pour le climat présent, avant d’injecter les projections à l’horizon 2050 dans le système d’observation. Des approches ensemblistes permettront d’évaluer la gamme des transferts latéraux/recharge/pertes possibles en sortie.

     
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