The evaporation from ponds in the French Midwest

This research shows the results of a study about evaporation in five ponds in the Midwest of France. To realize this study we used climate data from the meteorological station of the Limoges-Bellegarde airport and the data of a weather station installed by us near one of the ponds. We used eight different methods to calculate the evaporation rate and we modified the Penman-Monteith method by replacing the air temperature by water temperature. To understand the role of ponds in water loss through evaporation, we proposed a hypothesis that says : if the pond did not exist, what results would we get? Based on this hypothesis we calculated the potential evapotranspiration rate taking into account the percentage of interception by vegetation. In conclusion, this study indicates that the ponds in the French Midwest present a gain of wate

Pond Energy Dynamics, Evaporation Rate and Ensemble Deep Learning Evaporation Prediction: Case Study of the Thomas Pond—Brenne Natural Regional Park (France)

The energy of water masses is a first-order factor that controls the essential physicochemical dynamics of a water body. Its study allows one to understand the roots of the processes that occur at the water-mass, water-atmosphere and water-sediment interfaces. The analysis of the Thomas Pond in the Brenne region gives a valuable overview of energy stock evolution on a yearly scale. It highlights the direct impact of this evolution on thermal stratification and the potential for evaporation and exchange with the atmosphere. The study of evaporation remains challenging due to the complexity of the energy processes and factors involved. Its estimation using formulas, which are mostly empirical, is one of the most used means for studying the process. The studied pond shows a natural stratification during the summer season, however often fragile and disturbed by other climatic factors such as wind and precipitation. This disruption leads to increased exchanges between the pond and the atmosphere. The methods used to estimate pond-atmosphere exchanges, namely evaporation, vary in values ranging between 1 mm/d to &gt; 15 mm/d. Among these methods, three stand out and seem to give reasonable values. This observation is based on the noticeable drop of the pond’s water level during the period of non-communication with the outside, which corresponds to 65 mm. The energy required for this evaporation varies between 600 W/m2 and 1500 W/m2, except for the Smith model, that slightly overestimates this parameter. The regulation of ponds’ water volumes by managers, the increased duration of bungs closure and the intermittence of precipitations in recent years exacerbate the reduction of direct inputs to ponds and the aggravates the impacts of a changing climate. Under the effect of increasing air temperatures, losses by evaporation will also increase significantly. If we generalise the results obtained to all of the Brenne Park water bodies (4500 ponds of the park), losses by evaporation will lead to a significant water deficit of the Loire basin. From this study, the use of deep learning ensemble models was found to provide better short-term predictions (RMSE between 0.003 and 0.006 for all methods), thus confirming the effectiveness of these methods for similar applications.</jats:p

Evolution de la dynamique hydrosédimentaire des étangs de moyenne montagne sous la double influence urbaine et agricole : cas de l’étang de Haute-Jarrie (Isère : France)

L’évolution rapide de la dynamique urbaine dans les secteurs montagneux a certes été bénéfique pour l’homme mais néfaste pour les écosystèmes et leur biodiversité. Véritables espaces de récréation et de loisirs, les étangs ont progressivement acquis le label de lieux de découvertes et de sensibilisation à l’environnement. Face à la pression démographique enregistrée sur les trente dernières années dans les principales vallées alpines et l’extension urbaine engendrée, des menaces sérieuses de dégradation, voire de disparition de ces entités environnementales ont été enregistrées. Les lacs, les étangs et les mares subissent pleinement les contrecoups de cette dynamique ; ils voient leurs espaces se réduire progressivement et se détacher de leur continuum hydrologique suite à des modifications aigues à caractère anthropique (perturbation du réseau hydrographique, pompages directs dans les aquifères sous-jacents, pratiques agricoles inadaptées,…). Face à ce constat, des actions de protection et de préservation ont été lancées en réponse à des attentes locales et surtout sous l’impulsion des différentes lois et directives qui se sont succédé sur les trente dernières années (loi sur l’eau du 03 janvier. 1992, LEMA : Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques, 2006, DCE : Directive Cadre sur l’Eau,…). L’étang de Jarrie en Isère est un exemple concret et le témoin direct de cette dynamique urbaine et son impact sur l’environnement. La réduction des espaces agricoles sur le plateau de Haute-Jarrie et l’occupation des secteurs humides proches du plan d’eau favorisent l’érosion et modifient considérablement les caractéristiques des sols et plus largement la dynamique hydrosédimentaire (Robert, 1996). Les épisodes pluvieux à forte intensité contribuent activement au détachement des particules fines (< 7µm) des terres agricoles voisines et leur transfert soit par écoulement concentré le long des sillons (labour) soit par écoulement diffus (en nappe) vers le plan d’eau. Celui-ci a perdu près des 2/3 de son volume en eau durant les deux dernières décennies. Face à ce phénomène, des actions de remédiation (curage, fossés de décantation) ont été entreprises pour réduire le volume des dépôts solides et augmenter les réserves hydriques. L’étude que nous avons réalisée avait un double objectif : 1) quantifier le ruissellement et les volumes sédimentaires associés et la mesure des effets des activités anthropiques sur la dynamique hydrosédimentaire du bassin versant, 2) puis proposer des solutions rapides pour atténuer ce déséquilibre par la création de canaux de décantation et l’élargissement des fossés naturels susceptibles de piéger une partie des flux sédimentaires.The rapid developmentof urban inmountainous areashas certainly beenbeneficialto humansbut harmful toecosystems andtheir biodiversity. The recreation areas and ponds have becomeplaces ofdiscovery andenvironmental awareness over time. Faced withdemographic pressurerecordedover the past thirtyyears in the mainAlpine valleysand gradual urban disappearance, the threat of degradationor evendisappearance oftheenvironmental entitieshassignificantly increased. Lakes and ponds are affected by these dynamic changes, which reduce their surface areasand detach them from theirhydrologiccontinuum, thus lead to theirextinction. Given this situation, protection initiativeshave been launchedin response tolocalneeds, in particularly under the effects of various lawsanddirectives (Water law of03January 1992, LEMA : Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques, 2006, DCE : Directive Cadre sur l’Eau). PondJarrie (Isère, France)is a typical example of theurban dynamicsand its impact onthe environment. The reductionof farmlandon the plateau ofHaute-Jarrie as well as the wetlands occupationnear the water bodiescause an erosionandsignificant change in the characteristics of thesoiland more widely the hydro-sedimentary dynamic. The intensive rainstorms actively contribute to the detachment of fine particles of neighboring farmland and the transfer of fine sediment (<7μm) into the water. It has been lost almost two thirds of its water volume during the last two decades. Faced with this phenomenon, remedial actions (cleaning) have been taken in order to reduce the volume of solid deposits and increase the water reserves. This study has focused on two objectives: Firstly, the quantification of the componentsof the water balanceand measuring the effectsof human activities onthehydro-sedimentary dynamicsof the watershed. Secondly, we offer quicksolutionsto reducethis imbalancebycreating a settling channelsand an expansion ofnaturalditchesto reducesediment flows.Die schnelle Entwicklung der Bebauung in den Gebirgsregionen ist sicherlich für den Menschen positiv gewesen, aber verheerend für die Ökosysteme und ihre Artenvielfalt. Als richtiggehende Erholungs- und Freizeitgebiete sind Weiher nach und nach Ein Inbegriff für Entdeckungen und Umweltbewusstsein geworden. Angesichts des demographischen Drucks, den man in den letzten dreißig Jahren in den größeren Alpentälern beobachten konnte, und der damit einhergehenden Zersiedelung zeigt sich, dass die Qualität dieser Umwelteinheiten ernsthaft bedroht ist beziehungsweise sie sogar verschwinden. Die Seen, Teiche und Weiher sind den negativen Auswirkungen dieser Dynamik ausgesetzt ; ihr Gebiet wird zunehmend reduziert und auf Grund von akuten menschlichen Eingriffen (Störungen der Flusssysteme, direktes Pumpen aus den Grundwasserleitern, unangepasste landwirtschaftliche Praktiken) aus dem hydrologischen Kontinuum gelöst. Dieser Beobachtung stehen Maßnahmen zu Schutz und Erhaltung gegenüber, die auf lokale Initiativen zurückgehen oder aus den verschiedenen Gesetzen und Richtlinien resultieren, die in den letzten dreißig Jahren erlassen wurden (wie die französischen Wassergesetze vom 3. Januar 1992 und von 2006 (LEMA) und die Europäische Wasserrahmenrichtlinie von 2000). Der Weiher von Jarrie im Département Isère ist ein konkretes Beispiel und ein direkter Zeuge dieser Bebauungsdynamik und ihrer Auswirkung auf die Umwelt. Die Reduzierung der landwirtschaftlich genutzten Flächen auf der Hochebene von Haute-Jarrie und die Besiedelung von Feuchtgebieten nahe des Weihers begünstigen die Erosion und verändern erheblich die Bodeneigenschaften und in weiterem Sinne die Wassersedimentierung (Robert, 1996). Intensive Niederschläge tragen aktiv zur Ablösung feiner Partikel (< 7µm) der benachbarten landwirtschaftlichen Flächen sowie zu ihrer Verlagerung bei, die entweder durch konzentrierten Abfluss entlang der Ackerfurchen oder durch diffusen Abfluss (über das Grundwasser) bis zum stehenden Gewässer erfolgt. Dieses hat in den letzten zwei Jahrzehnten zwei Drittel seines Volumens verloren. Angesichts dieses Phänomens wurden verschiedene Maßnahmen ergriffen (Ausbaggern, Sedimentierungsgräben), um das Volumen der Sedimente zu reduzieren und die Wasserreserve zu vergrößern. Die von uns realisierte Studie hatte ein doppeltes Ziel : 1. den Abfluss und das damit einhergehende Sedimentvolumen zu messen und damit auch die Auswirkungen der menschlichen Eingriffe auf die Wassersedimentierungsdynamik des Niederschlagsgebiets, und daran anschließend 2. schnelle Lösungen vorzuschlagen, um dieses Ungleichgewicht durch die Einrichtung von Dekantierungskanälen und die Verbreiterung von natürlichen Gräben, die einen Teil des Sedimentierungsflusses abfangen können, abzuschwächen

Evaluating Differences of Erosion Patterns in Natural and Anthropogenic Basins through Scenario Testing: A Case Study of the Claise, France and Nahr Ibrahim, Lebanon

This study assessed soil erosion risks of two basins representing different geographical, topographical, climatological and land occupation/management settings. A comparison and an evaluation of site-specific factors influencing erosion in the French Claise and the Lebanese Nahr Ibrahim basins were performed. The Claise corresponds to a natural park with a flat area and an oceanic climate, and is characterized by the presence of 2179 waterbodies (mostly ponds) considered as hydro-sedimentary alternating structures, while Nahr Ibrahim represents an orographic Mediterranean basin characterized by a random unequal land occupation distribution. The Claise was found to be under 12.48% no erosion (attributed to the dense pond network), 65.66% low, 21.68% moderate and 0.18% high erosion risks; while Nahr Ibrahim was found to be under 4, 39.5 and 56.4%, low, moderate and high erosion risks, along with 66% land degradation determined from the intersection of land capability and land occupation maps. Under the alternative scenario for the Claise where ponds were considered dried, erosion risks became 1.12, 0.52, 76.8 and 21.56%, no erosion, low, moderate and high risks, respectively. For Nahr Ibrahim, and following the Land Degradation Neutrality intervention, high erosion risks decreased by 13.9%, while low and moderate risks increased by 3 and 10.8%

Conséquences de l’évolution de l’occupation des sols sur les lacs et les rivières d’un bassin versant de moyenne montagne: application au bassin versant de l’Ain (France)

The Ain river – tributary of the Rhone, is distinguished by a geological and geomorphological duality splitting it into two very clear parts: the mountainous (karstic-jura mountains) and the low alluvial valley of the Ain river, characterized by agricultural land use. The geographical boundary between the two zones is the dam of Vouglans (3rd water reserve of France). These geological differences give rise to two types of reserves: karstic reserves at the top of the watershed and an alluvial water table enclosed in the quaternary alluvium at the bottom. The last thirty years have been marked by the massive exodus of the rural populations of the Haut, which maintained a pastoral activity for the valleys holding most of the industries. A renewal of pastoral areas by mainly coniferous and deciduous forests, particularly in the upper part of the catchment area (Jura), reflects this phenomenon of exodus. This process was accompanied by an increase in the input of organic matter and marked deoxygenation of the deep (hypolimnion) levels of the water bodies, mostly located at the top. This physico-chemical manifestation is felt at the bottom in rivers and more particularly in the river Ain, one of the main tributaries of the Rhone. The management of water resources has been subjected to this geological and economic duality, giving rise to a SWMM (Scheme for Water Management and Management) based on the alluvial plain in the lower part of the watershed and the installation of numerous contracts of rivers on the affluent of the Ain in addition to the SWMM. One of the priority concerns of managers is the assessment of the extent of deoxygenation recorded in the plans to the rivers and especially its consequences on the lower rivers. The results of measurements and models applied show that the phenomenon is not very noticeable upstream and downstream of the Vouglans dam. Predictive simulations incorporating the GIEC recommendations (optimistic and pessimistic scenario) do not show a particular trend for 2050.The Ain river – tributary of the Rhone, is distinguished by a geological and geomorphological duality splitting it into two very clear parts: the mountainous (karstic-jura mountains) and the low alluvial valley of the Ain river, characterized by agricultural land use. The geographical boundary between the two zones is the dam of Vouglans (3rd water reserve of France). These geological differences give rise to two types of reserves: karstic reserves at the top of the watershed and an alluvial water table enclosed in the quaternary alluvium at the bottom. The last thirty years have been marked by the massive exodus of the rural populations of the Haut, which maintained a pastoral activity for the valleys holding most of the industries. A renewal of pastoral areas by mainly coniferous and deciduous forests, particularly in the upper part of the catchment area (Jura), reflects this phenomenon of exodus. This process was accompanied by an increase in the input of organic matter and marked deoxygenation of the deep (hypolimnion) levels of the water bodies, mostly located at the top. This physico-chemical manifestation is felt at the bottom in rivers and more particularly in the river Ain, one of the main tributaries of the Rhone. The management of water resources has been subjected to this geological and economic duality, giving rise to a SWMM (Scheme for Water Management and Management) based on the alluvial plain in the lower part of the watershed and the installation of numerous contracts of rivers on the affluent of the Ain in addition to the SWMM. One of the priority concerns of managers is the assessment of the extent of deoxygenation recorded in the plans to the rivers and especially its consequences on the lower rivers. The results of measurements and models applied show that the phenomenon is not very noticeable upstream and downstream of the Vouglans dam. Predictive simulations incorporating the GIEC recommendations (optimistic and pessimistic scenario) do not show a particular trend for 2050

Periurbanisation and natural hazards

In mountainous areas in recent decades urbanisation has expanded to areas where low ground adjoins mountainsides that are unstable in a number of respects. Periurbanisation in mountain basins with unstable sides poses specific problems that local players have to address. The Lavanchon basin (southeast of Grenoble), which is subject to very rapid urban growth combined with particularly dynamic mountainsides, is representative of the way activity is being brought into closer contact with potential hazards. A diachronic study of changes in land use between 1956 and 2001 shows how valley infrastructures at the bottom of mountainsides have become increasingly dense. In this context, a survey was carried out among a number of residents in the Lavanchon basin in an attempt to evaluate the degree of awareness that the population has of the natural hazards to which it is exposed. The results show that slightly more than half of the population surveyed was aware of the problem of natural hazards being present in the area, with most inhabitants being more concerned about industrial and pollution hazards. New residents were unaware of or were unwilling to accept the reality of hazards. The low incidence of significant natural events, the effectiveness of the protective structures built, the absence of information provided by the public authorities and the division of the basin between several management bodies appear to have engendered a feeling of safety from natural phenomena. The geographical distribution of appreciation of the hazard clearly shows a distinction between those inhabitants living on the low ground and those at the bottom of the mountainsides, and this corresponds fairly closely with the historical and current location of the main potentially hazardous events that have occurred.Dans les territoires de montagne, les dernières décennies ont vu l’expansion de l’urbanisation vers les zones de contact entre la plaine et les versants, lieux d’instabilités multiples. La périurbanisation au sein de bassins montagnards aux versants instables pose des problèmes spécifiques auxquels les acteurs locaux tentent de faire face. Le bassin du Lavanchon (sud-est de Grenoble), qui combine un accroissement urbain très rapide et des versants particulièrement dynamiques est représentatif de ce rapprochement entre les aléas et les activités. L’étude diachronique de l’évolution de l’utilisation du sol entre 1956 et 2001 montre la densification des infrastructures dans la vallée et au bas des versants. Dans ce contexte, une enquête a été réalisée auprès d’un certain nombre de résidents du bassin du Lavanchon dans le but l’évaluer le degré de conscience que les populations ont des risques naturels auxquels ils sont exposés. Les résultats montrent qu’un peu plus de la moitié de la population interrogée a conscience de la problématique des risques naturels sur ce territoire, plutôt marquée selon la plupart des habitants par les risques industriels et de pollution. Les nouveaux résidants ignorent ou occultent la réalité des risques. La faible fréquence d’événements naturels marquants, l’efficacité des ouvrages de protection réalisés, l’absence d’informations de la part des pouvoirs publics et le morcellement du bassin entre plusieurs gestionnaires semble avoir généré un sentiment de sécurité par rapport aux phénomènes naturels. La répartition géographique de cette appréhension du risque montre clairement une distinction entre les habitants de la plaine et ceux des bas de versants, qui correspond assez bien à la localisation historique et actuelle des principaux aléas

Etude hydrogeologique et hydrochimique des eaux thermominerales de l'Algerie centrale (nord)

SIGLECNRS T Bordereau / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

The consequences of changes in forest land cover in the Alpine and Jurassic massifs on the physico-chemical status of deep lake waters

The issue of acidification in lake waters has been the topic of numerous scientific studies in northern Europe and North America. In recent years, interest in the topic has spread to southern Europe and Asia because similar symptoms have been observed (drop in pH and in redox potential, generally accompanied by oxygen depletion). All the scientific work on the issue has concluded that the phenomenon is general and affects, to different degrees, lakes located at low to medium altitudes in mountains (the Vosges mountains and more recently the Jura mountains, in France). The difference in degree is often interpreted as the result of different combinations from three sources, namely acid rain, direct discharges of pollutants and the spread of forests (essentially conifer species). The first two sources have been confirmed, but the third is less perceptible due to slow progression of the phenomenon.Analysis and modelling of changes in land cover in the Hérisson river basin in the Jura mountains (largely carbonated soils) confirmed the direct impact of the forest cover on the physico-chemical quality of lake waters, in particular at the deeper levels (hypolimnion) over the past 30 years. The impact is reinforced by the considerable presence of peat zones around the lakes which, during high-water periods, contribute large quantities of dissolved, particulate organic matter.The goal of this work is to show the direct impact of the increasing forest cover observed on the Jurassic plateaus, caused by a considerable reduction in farming activity over the past 30 years. This work focuses on an analysis of land cover (vegetation), using four satellite images spanning the period from 1975 to 2006, and calls on hydrogeochemical modelling (WARMF) to evaluate changes in the physico-chemical quality, i.e. acidification, of deep lake waters. This first step is followed by a predictive phase prior to measuring the intensity of the physico-chemical changes (pH and redox) over the next 20 years to 2030. The existence of this phenomenon confirms the massive releases of heavy metals recently noted and the biological weakening observed in certain lakes, notably among the benthic fauna

L’évolution forestière dans les massifs alpins et jurassiens : conséquence directe sur l'état physico-chimique des niveaux profonds des lacs ?

La question de l’acidification des eaux des lacs a fait l’objet de nombreux travaux scientifiques dans les pays du nord de l’Europe et d’Amérique du Nord. Cet intérêt scientifique a, depuis peu, gagné l’Europe du Sud et l’Asie, en raison de symptômes similaires (baisse du pH et potentiel Rédox, accompagnée le plus souvent d’une déplétion oxique). Tous les projets scientifiques consacrés à la question s’accordent sur le fait que le phénomène est général et affecte à des degrés différents les lacs de basse et moyenne montagne (les Vosges, et plus récemment le Jura). Cette différence est souvent interprétée comme étant le résultat d’une combinaison de trois sources qui sont : les précipitations acides, les rejets polluants directs et finalement le développement forestier (résineux essentiellement). Si les deux premières sources sont avérées, la troisième est peu perceptible en raison de la lenteur des phénomènes.L’analyse et la modélisation de l’évolution de l’occupation du sol du bassin versant du Hérisson dans le Jura, à dominante carbonatée, a confirmé l’impact direct du couvert forestier sur la qualité physico-chimique des eaux des lacs, en particulier des niveaux profonds (hypolimnion), sur les trente dernières années. Celui-ci est renforcé par la présence et l’importance des ceintures tourbeuses périlacustres, qui par moments participent activement durant les périodes de hautes eaux à la mobilisation d’importantes quantités de matière organique dissoute et particulaire.Dans le cadre de ce travail, l’objectif visé est de démontrer l’impact direct de la fermeture paysagère enregistrée sur les plateaux jurassiens et provoquée par la nette réduction de l’activité agricole sur les trente dernières années. Nous allons par conséquent nous focaliser sur l’analyse du mode d’occupation (végétation), sur la base de quatre images satellites, couvrant la période 1975-2006 et, par recours à la modélisation hydrogéochimique (WARMF), évaluer l’évolution de la qualité physico-chimique et plus précisément le degré d’acidification des eaux en profondeur. Cette première étape sera suivie d’une phase prédictive dans la perspective de mesurer l’intensité de la dérive physico-chimique (pH et Redox) sur les vingt prochaines années (2030). L’existence de ce phénomène confirmera alors les relargages massifs de métaux lourds constatés récemment et l’appauvrissement biologique enregistrés sur certains lacs, notamment la faune benthique