Modelling of the Vaccarès Hydrosystem : contribution to an adaptive management of water resources in a deltaic context (Rhône delta, France).

On se propose d'étudier l'hydrosystème Vaccarès, partie centrale du delta du Rhône, parfait exemple d'interrelations fortes entre l'homme et le milieu naturel. L'approche s'est déroulée en trois parties. L'acquisition et le traitement de données hydrologiques nous ont permis de caractériser la dynamique hydro-saline de ce système complexe. A partir d'une analyse plus approfondie nous avons établi les bilans hydro-salins et sédimentaires à l'échelle du complexe lagunaire. Grâce à un suivi de 18 années, les bilans sédimentaires dévoilent un déficit sédimentaire de 19 500 tonnes quand on ne prend pas en compte les apports exceptionnels des eaux d'inondation en 1993 et 1994. Un tel déficit, s'il perdure, ne fera qu'aggraver le différentiel d'altitude entre la mer et le delta, entrainant par la force des choses une salinisation du système non désirée par la plupart de ses acteurs. Dans un deuxième temps, nous avons procédé à l'implémentation et à la validation du modèle hydrodynamique du complexe lagunaire du Vaccarès. Son utilisation s'est tournée vers une complémentarité avec le modèle conceptuel de l'Hydrosystème Vaccarès. Ce dernier, baptisé Hydro-CAM, après avoir bénéficié d'une phase de calage et validation, a été exploité afin de tester la dynamique du système dans une démarche prospective. L'objectif ici, qui constitue le troisième temps de ces travaux de thèse, a été d'explorer par simulation les trajectoires possibles d'évolution de l'hydrosystème en termes de bilan d'eau et de sel, et ce d'après des scénarios construits sur les paramètres hydro-climatiques (changement climatique, augmentation du niveau marin) et anthropiquesThe studied site is the Vaccarès hydrosystem, the central part of the Rhône delta and a good example of strong relationship between humans and a natural area. Through the data acquisition and data processing, we characterised the hydro-saline dynamic of this complex hydrosystem from 1993 to 2008. From a further analysis, we established first the hydro-saline and sedimentary balance across the lagoon complex. Through a monitoring of 16 years, the sedimentary balance revealed a sediment deficit of about 19'500 tons when we disregard the outstanding contributions of flooding waters in 1993 and 1994. If this deficit persists, the difference in altitude between the sea and the delta will tend to increase. This will result by a salinization of the system, unwanted by the most of his actors. To investigate these consequences, we conceived a hydrodynamic model of the Vaccarès lagoon complex, capable to simulate water levels and salinities. The model, named Hydro-CAM, was calibrated and validated in terms of water levels and salinities in three sub-units of the lagoon complex. It was then used to test the system dynamics in a prospective approach. The objective in this thesis work was to explore by simulation the possible trajectories of the evolution of the Hydrosystem in terms of water and salt balance. Simulations were based on scenarii constructed from climate parameters and anthropogenic parameters (water management, constructions, land use on drainage basins, etc.). The results revealed the vulnerability of this complex system to various risks which it is already facing and for which the intensification and/or increase can be expected in the futur

Gestion hydraulique et flux hydro-sédimentaires dans l’Ile de Camargue

Water management and hydro-sedimentary fluxes in the Ile de Camargue The " Ile de Camargue", the central part of the Rhône delta is characterized by a complex hydrosystem. This hydrosystem includes agricultural drainage with low elevation gradient, marshes and brackish shallow lagoons (the lagoon system of Vaccarès whose connection with the sea is managed). The floods of October 1993 and January 1994, in addition to a strong desalination of the system, led to the importation of large quantities of sediment in the form of total suspended solids (TSS) carried by the river in flood. With the help of meteorological (wind direction and speed), hydrological (flow), and physical quality of water (concentration in TSS) data recorded and / or measured since 1993, we attempted to quantify the balance of these TSS fluxes on the Vaccarès lagoon system. With the TSS measures in the Rhone water during the two flood events, the quantity of TSS inbound during both extreme events has been estimated to be equal to six times the average annual flux, t.i.t.s 17,000 tonnes imported in the Vaccarès system. These events or exceptional rainy years imply high water levels in lagoons causing a strong flow into the sea when the northern wind (“ mistral”) blows. The periods of mistral also lead to a strong remobilization of sediment in the system leading to high concentrations of TSS. Under these conditions, 9000 tonnes were transferred to sea during the winter 93-94. Using empirical relationships, we could establish a balance of input and export of TSS to the lagoon system. There is a strong export of these sediments during rainy years (more than 7000 tonnes in 2003). On the contrary during dry years, water outflow from lagoon to the sea is uncommon, most TSS from catchment remain stocked in the lagoon (2000 tonnes of sediment surplus in 2007). The export of TSS to the sea is closely related to the management of the connection between the lagoons and the sea, which is done primarily with a view to prevent the risk of flooding. The increased frequency of extreme events (droughts, floods, storms) associated with climate change will have a strong impact on the management of the delta. In this context, it appears important to consider the import of sediment into the delta as a natural resistance to sea level rise.L’ « Ile de Camargue », partie centrale du delta du Rhône est caractérisée par un hydrosystème complexe. Cet hydrosystème inclut des bassins de drainage agricole à faible gradient altimétrique, des marais et des lagunes saumâtres peu profondes (le système lagunaire du Vaccarès dont la connexion avec la mer est gérée). Les inondations d'octobre 1993 et de janvier 1994, outre un fort dessalement du système, ont conduit à l'importation d'une grande quantité de sédiments sous forme de matière en suspension (MES) charriées par le fleuve en crues. A l'aide de données météorologiques (direction et vitesse du vent), hydrologiques (débit), et de qualité physique de l’eau (concentration en MES) enregistrées et/ou mesurées depuis 1993, nous avons tenté de quantifier le bilan de ces flux de MES sur le système d'étangs du Vaccarès. A l'aide des mesures de MES de l’eau du Rhône pendant les deux périodes de crues, la quantité de MES entrante durant ces deux événements extrêmes a pu être estimée égale à six fois le flux annuel moyen soit environs 17000 tonnes de sédiments importés dans le système Vaccarès. Ces évènements ou les épisodes pluvieux exceptionnels, entrainent de hauts niveaux d'eau dans les étangs induisant un fort débit vers la mer lorsque le mistral souffle. Les périodes de mistral soutenu entraînent également une forte remobilisation des sédiments dans le système conduisant à de fortes concentrations en MES ; dans ces conditions, 9000 tonnes ont ainsi été transférées vers la mer durant l'hiver 93-94. Grâce à des relations empiriques et à un suivi hydrométrique continu, il a pu être établi un bilan d'apport et d'export de MES au système lagunaire. On constate une forte exportation de ces sédiments lors d'années pluvieuses (plus de 7000 tonnes en 2003). Au contraire lors d'années sèches, l'évacuation de l’eau des étangs vers la mer étant peu fréquente, l’essentiel des MES en provenance du bassin versant restent stockées dans la lagune (2000 tonnes de sédiments excédentaires en 2007). L'export de MES vers la mer est étroitement lié à la gestion de la connexion entre les étangs et la mer, laquelle s’effectue prioritairement avec un objectif de prévention du risque d’inondation. L'augmentation de fréquence des évènements extrêmes (sécheresses, crues, tempêtes) associée au changement climatique aura un fort impact sur les contraintes de gestion du delta. Dans ce contexte, il apparait important de considérer l'importation de sédiments dans le delta comme un facteur naturel de résistance à l'augmentation du niveau de la mer.Loubet Aurelien, Pichaud Marc, Chauvelon Philippe. Gestion hydraulique et flux hydro-sédimentaires dans l’Ile de Camargue. In: 31èmes Journées de l’Hydraulique de la Société Hydrotechnique de France. Morphodynamique et gestion des sédiments dans les estuaires, les baies et les deltas. 22 et 23 SEPTEMBRE 2009. 2009

L'éruption du volcan Hunga Tonga -Hunga Ha'apai le 15 janvier 2022 : un ébranlement du système Terre à l'échelle planétaire

L'éruption explosive du volcan Hunga Tonga - Hunga Ha’apai (HTHH), le 15 janvier 2022, a produit la plus puissante explosion enregistrée depuis les explosions du Krakatau et du Tambora dans les années 1800, libérant une énergie équivalente à 110 mégatonnes de TNT. Les ondes générées sesont propagées dans le sol, et dans l’atmosphère jusqu’à l’ionosphère. L'onde atmosphérique la plus énergétique observée sur les baromètres correspond au mode de Lamb. De période supérieure à 2000 s, son amplitude est comparable à celle observée lors de l’éruption du Krakatau en 1883. L’empreinte des perturbations atmosphériques a été caractérisée à l’échelle planétaire par des réseaux de mesures au sol, à bord de satellites ou de plateformes aéroportées. L’analyse combinée de ces observations a permis d’évaluer les conséquences à court terme de l'éruption du HTHH. Les méthodes d'investigation géophysiques présentées dans cette note montrent l’apport d’analyses interdisciplinaires pour caractériser la réponse impulsionnelle des enveloppes fluides planétaires (atmosphère, océans et mers) à une éruption d’une intensité exceptionnelle

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