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Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales

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Hydrologie Continentale

Par GOHS Dernière modification 12/09/2019 09:59

Contexte

L’eau sur les continents est stockée dans différents réservoirs : couches neigeuses, glaciers, aquifères, zones racinaires et les eaux de surfaces (rivières, lacs, réservoirs,  zones humides). Ces composantes sont en interactions permanentes avec les océans et l’atmosphère, l’ensemble formant le cycle hydrologique, comme illustré sur la figure ci-dessous.

Ainsi, caractériser l’ensemble des stocks d’eau et des flux sur les terres émergées, et leurs variations, est un élément clé pour comprendre le cycle de l’eau et permettre un contrôle affiné des ressources de la planète. Ces besoins sont particulièrement critiques dans la ceinture intertropicale, région clé pour la dynamique du climat global ou dans les régions boréales, véritables sentinelles des changements globaux. Cependant, notre connaissance des variations spatiales et temporelles des flux et stocks d’eaux continentales, des phénomènes hydrodynamiques associés, ainsi que des échanges de masse d’eau entre continent-atmosphère-océan, est encore très limitée, tant au niveau global qu’aux échelles des bassins hydrographiques et de nombreuses questions liées au cycle de l’eau sur les continents restent ouvertes.

Questions scientifiques

Les hydrologues d’ECHOS travaillent ainsi sur ces questions en intégrant et développant de nouvelles observations et des analyses innovantes combinant données spatiales, in situ et modélisations numériques.

Les princiaples questions scientifiques qui sous-tendent nos recherches sont les suivantes :

  • Comment les stocks et les flux d’eau continentale varient aux différentes échelles spatio-temporelles (des échelles journalières à décennales et du régional au continental, voire à l’échelle globale)?
  • Comment le cycle de l’eau terrestre et la ressource en eau sont impactés par l’effet combiné de la variabilité climatique et la pression anthropique ?
  • Peut-on mieux caractériser les changements récents du cycle hydrologique et leurs liens possibles avec les événements extrêmes (sécheresses, les inondations fluviales et les inondations côtières) ?

Les techniques spatiales de télédétection apportent des informations précieuses sur la caractérisation du cycle de l’eau et les variations spatio-temporelles de nombreux paramètres hydrologiques. Ces nouvelles techniques représentent aujourd’hui une véritable révolution dans le domaine de l’hydrologie, dans lesquelles l'équipe ECHOS s'est spécialisée. De plus, elle sont associées au développement d’outils combinant plusieurs types de capteurs spatiaux, ainsi que des mesures in situ et des modèles hydrologiques/hydrodynamiques, en collaboration avec plusieurs autres laboratoires nationaux et internationaux.

Principaux résultats

Parmi les résultats importants obtenus par l'équipe ces dernières années,  on peut citer :

  • le développement d’algorithmes de calcul des variables hydrologiques (hauteurs et surfaces en eaux, volumes d’eau, bathymétrie par satellite) ;
  • plusieurs études sur les changements récents des lacs de hautes montagnes d’Asie et du Caucase ;
  • l’étude des anneaux de glace et de leur formation sur le lac Baikal ;
  • la dynamique des hydro-ecosystems dans les dépressions thermokarst de Sibérie Centrale et le potentiel des prairies pour l’agriculture locale ;
  • l’estimation des stocks d’eau (surface, souterraines) dans les grands bassins tropicaux (Amazone, Congo, Mékong, Ganges-Brahmapoutre), et leurs variabilité climatique ainsi que la mise en évidence de la baisse des aquifères dans le Delta du Bengale du au pompage anthropique ;
  • la première quantification des variations spatio-temporelles des eaux souterraines de l’Amazone ;
  • l’estimation des débits des grands fleuves tropicaux (Mékong, Ganges, Amazone, Orénoque, Congo, Niger) et boréaux (Ob, Yenesey, Lena) par méthodes multi-altimètres et/ou combinées avec des modèles et leur impact sur le proche océan et la cote.

ECHOS fédère aussi les activités nationales et internationales cal/val des altimètres actuels et futurs et mène à ce titre de nombreuses missions terrain sur ces différents chantiers hydrologiques (Russie, Lac Baikal, lac Issyk-Kul, Ob, Amazone, Bangladesh, Madagascar, Colombie, Niger, Asie Centrale, France).

Les membres de l'équipe s'investissent aussi grandement dans le développement de la base de données HydroWEB de niveau d'eau et de variation de volume des lacs et rivières par altimétrie satellitaire, ainsi que dans les missions d'altimétrie actuelles (AltiKa, Jason-3, Sentinel-3A/B) ou à venir (SWOT).

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