Dynamiques du stockage en eau souterraine et du régime hydrologique des bassins versants Alpins face aux changements climatiques

Abstract

Le changement climatique aura un impact particulièrement fort sur le bilan hydrique des régions alpines. L'augmentation de la température entraîne un recul des glaciers, la proportion des précipitations qui tombent en forme de neige diminue, et la fonte des neiges se produit plus tôt dans l'année. Ces changements peuvent entraîner une diminution des débits des cours d’eau en été et en automne et éventuellement des pénuries d'eau régionales. La façon dont le régime hydrologique des bassins versants alpins changent dépend de la quantité d'eau de fonte et de précipitation qui est temporairement stockée sous forme d'eau souterraine. Dans une certaine mesure, le stockage souterrain de l'eau pourrait compenser la diminution du stockage sous forme de neige et de glace. Cependant, on en sait relativement peu à ce jour sur le fonctionnement hydrogéologique des zones alpines. Le projet poursuivait deux objectifs. D'une part, nous avons étudié la relation entre les caractéristiques géologiques des bassins, le stockage des eaux souterraines et l’écoulement de surface dans les conditions actuelles. D'autre part, nous avons étudié comment le changement climatique pourrait affecter la dynamique des eaux souterraines et des cours d'eau, en mettant l'accent sur les périodes d’étiages estivales. En particulier, nous avons cherché à savoir si les bassins versants comportant des réservoirs d'eaux souterraines plus importants vont subir moins de changement de leur régime hydrologique. Les recherches se sont concentrées sur les petits bassins versants des hautes Alpes dont le bilan hydrique est dominé par la neige et pour lesquels on dispose principalement de données pluriannuelles pour les cours d’eau. Les recherches sur l'influence de la géologie ont montré que les débits d’étiages augmentent avec l'augmentation de la surface des sédiments non consolidés et sont également influencés dans une moindre mesure par les roches solides à plus forte perméabilité. De vastes dépôts de roche meuble favorisent probablement l'infiltration. Ils peuvent stocker des quantités importantes d'eau et compenser partiellement les déficits saisonniers. Le stockage saisonnier des eaux souterraines dans de tels formations géologiques a été confirmé par des mesures gravimétriques et isotopiques dans un bassin versant de recherche. Nous avons étudié l'effet du changement climatique sur la dynamique des eaux souterraines et les débits des cours d’eau en couplant les modèles climatiques et les modèles hydro(géo)logiques. Pour un bassin de recherche, un modèle a été utilisé qui simule de manière couplée les processus des eaux souterraines et des eaux de surface. Pour les autres bassins versants, un modèle hydrologique conceptuel a été utilisé. Les simulations ont montré qu'en raison de la fonte des neiges plus précoce, la quantité d'eau souterraine stockée et le les débits des cours d’eaux auront tendance à être plus faibles à la fin de l'été/début de l'automne. Toutefois, la diminution relative du volume des eaux souterraines est bien moindre que pour les débits des cours d’eaux. Dans un avenir lointain, le débit des cours d’eaux minimal se déplacera de l'hiver vers les mois d'été. Toutefois, le débit minimal futur en été/automne reste supérieur au minimum actuel en hiver. En outre, les bassins versants présentant des formations géologiques étendues avec une bonne capacité de stockage de l'eau présentent un débit minimal plus élevé. Cela illustre les effets d'équilibrage des processus liés aux eaux souterraines. Le projet montre que les processus hydrogéologiques jouent un rôle important dans la régulation du bilan hydrique des bassins versants alpins, en particulier dans le contexte du changement climatique. En fonction des conditions géologiques, il est possible d'estimer comment les bassins versants pourraient réagir à une fonte des neiges plus précoce et à des périodes de sécheresse estivales. Les débits d’étiages actuels en hiver fournissent également des informations importantes sur l’importance réservoirs d'eaux souterraines dans un bassin versant et leur capabilité de stocker et libérer de l’eau sur une échelle de temps de plusieurs mois. À ce jour, cependant, il n'existe que quelques sites de surveillance dans la région alpine où la dynamique des réservoirs d'eaux souterraines peut être observée directement, ce qui a entraîné des incertitudes dans le projet actuel. En outre, les données sur les précipitations dans la région alpine présentent également de grandes incertitudes. Compte tenu des grands changements attendus, la base de données pour les zones alpines devrait être améliorée