Eau caché et érosion du paysage – HiLandEr

Selon le rapport 2018 du GIEC, les inondations catastrophiques et les sécheresses prolongées vont se multiplier. On ne sait pas encore comment ce changement influencera les voies d'écoulement et la production de sédiments dans les bassins versants des grands fleuves lors des extrêmes hydrologiques. Le stockage souterrain de l'eau et ses voies d'écoulement dans la zone critique constituent un élément crucial de l'acheminement des débits et de leur impact érosif sur les paysages. Alors que l'eau dans la subsurface ne contribuera pas directement à l'érosion locale, elle conduira à une réponse hydraulique rapide dans le réseau de drainage plus large, avec des conséquences associées sur l'incision, l'érosion des berges et l'augmentation des capacités de transport. Le défi consiste à observer et à prévoir les changements dans les quantités et les flux d'eau de subsurface. Nous proposons d'explorer cet important compartiment caché de l'eau sous deux angles complémentaires : par des mesures réparties dans l'espace (surmontant les limites des mesures ponctuelles actuelles) et par une modélisation à l'échelle du paysage (surmontant les simplifications excessives des modèles actuels). En nous appuyant sur l'infrastructure existante dans la région de l'Eifel, en Allemagne, nous prévoyons de nous concentrer sur un bassin versant de la haute vallée de l'Ahr, afin de comprendre comment le stockage et la libération de l'eau dans la zone critique influencent l'écoulement et le transport des sédiments. Nous étudierons conjointement les eaux souterraines et la dynamique fluviale en utilisant la sismologie passive et la chimie de l'eau pour dresser un tableau des voies d'écoulement souterraines et des quantités. En parallèle, nous développerons des méthodes pour modéliser numériquement l'hydrologie et le transport de sédiments du système. Ce projet de recherche permettra d'améliorer l'anticipation des inondations, de mieux comprendre les points de rupture hydrauliques (déclenchement de l'écoulement de surface et de l'érosion) et d'appréhender la réponse future de la zone critique au changement climatique.