Effet d’échelle et connectivité : concepts intégrateurs ou ersatz de model physique ?

Abstract

International audienceLes phénomènes d’érosion et de transport sédimentaire sont souvent observés avec un décalage temporel et/ou spatial au sein d’un bassin hydrologique, notamment entres les zones amont et aval. Cette manifestation, qui consiste donc en l’observation d’une différence entre les bilans de ruissellement et d’érosion à différentes échelles, est communément appelée « effet d’échelles ». Cet effet a souvent été étudié de manière globale et une diminution des taux de ruissellement et d’érosion est généralement observée à mesure que l’on se déplace de l’échelle locale à l’échelle régionale.Pour quantifier l’effet d’échelle, les modèles d’érosion locaux sont souvent reliés au concept empirique du SDR (Sediment Delivery Ratio), c’est-à-dire le rapport entre les exports de sédiments à l’exutoire d’un réseau hydrographique et l’érosion brute produite localement sur les versants. Ce paramètre empirique est utilisé comme un facteur de connectivité, permettant d’estimer l’apport des pertes de sols nettes des versants aux exports sédimentaires des bassins. Un regain d’intérêt récent sur ces thématiques a mené le développement de variantes plus ou moins élaborées de ce paramètre qui utilisent une conceptualisation de la(es) connectivité(s) du paysage pour décrire les flux sédimentaires au sein des bassins hydrographiques.De manière générale, ces concepts permettent d’appréhender la variabilité spatiale des flux dans des milieux hétérogènes et pour des événements/climats pas trop marqués, par exemple pour l’étude des flux particulaires en plaine ou de « moyenne montagne » en climat tempéré. Leur utilisation est plus difficile quand les flux sont plus contraints par les processus de production (e.g. flux sédimentaire dissous). Une limite apparait également quand on essaye de couvrir une gamme trop importante d’échelles spatiales. En effet, au-delà d’une succession spatiale de processus de (re)détachement et de dépôt, des processus d’une nouvelle nature peuvent émerger lors du changement d’échelle. Nous nous appuierons sur plusieurs bases de données de mesures d’érosion/transport sédimentaire à différentes échelles et dans des contextes géomorphologiques diversifiés pour illustrer et discuter de la pertinence de ces concepts