Une approche de modélisation multi-fidélité pour améliorer l'évaluation à l'échelle régionale de la résilience des bassins versants de tête au changement climatique – FutureFlow

Les bassins versants de tête (HWC), situés dans la partie amont des réseaux hydrographiques et drainant environ 60 % de la surface continentale, constituent les principales sources d’eau douce des systèmes hydrologiques, influençant ainsi les services écosystémiques naturels et humains. Malgré leur importance, les projections actuelles des réponses hydrologiques futures au changement climatique restent très incertaines à l’échelle régionale. Ces incertitudes résultent des difficultés à représenter la contribution cachée des eaux souterraines à la dynamique hydrologique, ainsi que le déploiement et la paramétrisation de modèles d’écoulement souterrain capables de reproduire les dynamiques observées. Avec la pénurie d’eau qui devrait s’intensifier à travers l’Europe, il est urgent de développer des solutions de modélisation innovantes et des capacités de projection adaptées aux HWC, qui permettent de représenter la contribution essentielle des aquifères.

Le projet FutureFlow vise à relever ces défis en transférant des innovations issues du génie logiciel au domaine de l’hydrogéologie des HWC. Son objectif principal est de développer une approche multi-fidélité avec un switch de modèles pour la modélisation des HWC à l’échelle régionale, garantissant des modèles d’écoulement souterrain bien calibrés et prédictifs. Cette approche repose sur des algorithmes de décision bien contraints permettant de sélectionner et de calibrer des modèles à base physique, intégrant des propriétés hydrogéologiques représentatives des dynamiques actuelles et capables de prévoir les évolutions futures. Elle vise également à extrapoler la modélisation à des bassins versants non jaugés afin d’identifier les facteurs hydrogéologiques contrôlant leur vulnérabilité face au changement climatique. La plateforme de modélisation innovante exploitera des modèles de différentes fidélités et les déploiera automatiquement dans divers contextes géomorphologiques et géologiques à l’échelle européenne, en intégrant plusieurs sources de données pour la paramétrisation des modèles et en permettant une évaluation automatisée des incertitudes.

Le consortium interdisciplinaire réunit le Centre Suisse d’Hydrogéologie et de Géothermie de l’Université de Neuchâtel (UniNE) et le CNRS français (UMR Géosciences Rennes), avec la collaboration d’experts en génie logiciel de l’UMR IRISA – Laboratoire de Recherche et d’Innovation en Science et Technologie du Numérique, également partenaire du CNRS, en interaction données-modèles de l’Université de Bâle, en hydro-climatologie du Laboratoire de Géologie de l’ENS-PSL, et en évaluation hydrogéologique régionale du Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM). Cette coopération regroupe les compétences essentielles en sciences du climat, modélisation hydrologique, hydrogéologie quantitative et ingénierie logicielle pour atteindre les objectifs de recherche de FutureFlow.

En plus d’apporter des avancées significatives en modélisation hydrogéologique et en ingénierie logicielle, le projet permettra la première évaluation de la vulnérabilité des HWC face au changement climatique en s’appuyant sur une approche multi-fidélité. À terme, les résultats de FutureFlow offriront de nouvelles perspectives sur l’évolution des ressources en eau en Europe dans un contexte de changement climatique, avec des bénéfices sociétaux majeurs pour l’élaboration de mesures d’adaptation durables, adaptées aux spécificités locales des territoires.