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Histoires d’eau

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Histoires d’eau

À la fois ressource et milieu de vie, l’eau est un élément indispensable à l’agriculture, l’industrie et la consommation domestique. Sa qualité doit donc être préservée et son usage, maîtrisé. Pierre Ribstein, professeur, présente l’unité « Structure et fonctionnement des systèmes hydriques continentaux » (SISYPHE, CNRS/UPMC/EPHE) qui a fait de l’eau son thème central de recherche.

 

De l’eau douce à l’eau salée, en passant par les lacs, les fleuves et les rivières, les glaciers, la pluie et la neige... dans un élan interdisciplinaire, géologues, chimistes, biologistes, physiciens, climatologues mettent en commun leur expertise pour étudier le cycle de l’eau et des éléments qu’elle transporte dans les milieux naturels (pluie, écoulements superficiels ou souterrains) ou aménagés par l’homme, en interaction avec les milieux traversés et les écosystèmes.

 

Glacier de Chacaltaya en août 2000 au-dessus de la ville de La Paz (Bolivie). Ce glacier a complètement disparu en 2009. © SISYPHE

 

Pour quantifier ces phénomènes, l’accent est plus particulièrement porté sur la mécanique des fluides, la géochimie, la microbiologie et les modélisations numériques, statistiques et géostatistiques qui répondent à des questionnements divers portant sur :

* les ressources en eau et leur gestion,

* les altérations anthropiques des eaux et des milieux aquatiques,

* la prospection géophysique et ses applications hydrologiques et archéologiques,

* les ressources minérales et énergétiques et le stockage des déchets.

 

La démarche scientifique peut accompagner la réflexion et les prises de décision, notamment pour :

* l’aménagement et la gestion des milieux fortement anthropisés :

  • étude de l'influence de la qualité des eaux, de l’usage de l’espace, de la dégradation des habitats et de la faune sur les écosystèmes aquatiques
  • analyse de la qualité des eaux pour l’alimentation en eau potable
  • étude de l’impact des rejets urbains de temps sec et d’orage et des rejets industriels
  • analyse des effluents agricoles, de la  minéralisation des eaux, de la pollution du sous-sol
  • prévision et gestion des inondations

* les milieux souterrains :

  • reconnaissance et gestion des nappes et de leurs ressources associées (eau, géothermie, pétrole, gaz, sel)
  • stockage des déchets toxiques ou nucléaires en profondeur
  • stockage d’eau douce, de gaz et de chaleur
  • étude de l’impact des changements environnementaux globaux
  • utilisation de traceurs géochimiques pour contraindre les modèles d’écoulement

* la reconstitution des paléoclimats et des paléosystèmes hydrologiques.

* la caractérisation des milieux (aquifères, aquitards, déchets…) et des flux (d’eau douce, salée, polluée…) grâce à l’hydrogéophysique.

 

HYDRO

HYDRO s’intéresse à l’eau sous trois aspects, comme ressource, comme vecteur (de matières et d’énergie) et comme agent de transformation des milieux (en surface et en profondeur).

Une spécificité du thème HYDRO est d’appréhender l’ensemble des compartiments qui constituent les hydrosystèmes continentaux :

  • les surfaces continentales qui composent les bassins versants,
  • les aquifères et aquitards dans le domaine souterrain,
  • les milieux à l’interface : zone non saturée, systèmes karstiques, systèmes alluviaux, zones humides et cours d’eau.

 

Station météorologique automatique sur le Glacier de Zongo (Bolivie), 5150m d'altitude en avril 2000. © SISYPHE

 

La démarche combine classiquement les approches expérimentale (in situ et en laboratoire) et théorique (avec une large part laissée à la modélisation), afin de caractériser et quantifier :

  • les processus hydrodynamiques qui contrôlent les circulations d’eau à travers et entre ces milieux,
  • les processus énergétiques et thermiques qui s’expriment au sein d’un continuum atmosphère-surface-souterrain (transferts sol-végétation-atmosphère, évolution des pergélisols, thermique des cours d’eau, géothermie),
  • les processus qui régissent le fonctionnement hydrogéochimique des aquifères, étudiés aussi bien dans des aquifères naturels dont l’état géochimique est la résultante de processus exprimés à l’échelle des temps géologiques, ou au contraire mobilisés à des fins d’ingénierie environnementale (stockage de CO2 et de déchets, pollutions souterraines…),
  • les autres processus couplés (couplages hydro-électriques ou hydro-mécaniques, érosion et mise en place des systèmes alluviaux, étroitement associés aux processus géologiques).

 

Crue sur le rio Achumani dans la ville de la Paz (Bolivie) en janvier 1993. La formation d'ondes de crue ("roll waves" en anglais) est liée à l'aménagement du rio. © SISYPHE

 

GEOPHY

Les axes prioritaires du département de géophysique appliquée concernent toute l'étude du proche sous-sol. Celui-ci est un milieu complexe, hétérogène, résultant pour sa structure et son fonctionnement de processus à la fois naturels et anthropiques. Pour cette connaissance, les méthodes de la géophysique appliquée permettent une description de la structure 3D du sous-sol et un suivi de son évolution par une investigation non destructive.

Dans ce dossier, lire l'article d'Alain Tabbagh et de Fayçal RejibaNouvelle fenêtre.

 

BIOGEO

Le thème Biogéo (Biogéochimie) organise son activité autour de l'étude des transferts de matière (composés nutritifs, matière organique et contaminants) dans des milieux sous forte influence humaine. L'échelle d'approche est principalement régionale au travers de l'utilisation de méthodologies basées sur des bilans ou la modélisation. Les travaux menés au sein du programme PIREN-Seine illustrent bien cette approche.

Dans ce dossier, lire l'article de Jean-Marie MouchelNouvelle fenêtre.

 

L'approche est multi-milieux (eau, sols, atmosphère) et multi-disciplinaire (chimie environnementale, microbiologie environnementale, modélisation et histoire de l'environnement en interne). Les études détaillées de processus (microbiologiques, physiques et chimiques) menées à petite échelle sont couplées à l'échelle régionale par les bilans ou des modélisations plus approfondies. Les travaux menés à l'échelle régionale sont intégrés dans des études comparées de différents fonctionnements régionaux à l'échelle de la planète et intégrés dans des bilans globaux.

 

Pour en savoir plus :



18/09/12