Caractérisation spatiale des badlands du bassin versant de la Durance : implication pour le transfert sédimentaire

Contexte

La caractérisation à la fois quantitative et qualitative des matériaux véhiculés par les corridors fluviaux est indispensable pour mieux comprendre les échanges de matières, les grands cycles biogéochimiques et la dynamique des contaminants entre les surfaces continentales et les domaines océaniques (Bianchi et Allison, 2009). Cependant, la nature et la quantité de ces matériaux dépendent de l’intensité et de la variabilité spatiale et temporelle des processus de mobilisation (altération, érosion) et de transport qui sont contrôlés par les forçages climatique, anthropique et géologique. Au sein des surfaces continentales, certaines zones, comme les environnements méditerranéens, sont extrêmement vulnérables au Changement Global et sont même qualifiées de hotspot en particulier face au Changement Climatique (Ali et al., 2022). Le bassin versant du Rhône
n’échappe pas à ce constat où il est attendu que les précipitations (régime, intensité) soient fortement perturbées dans les prochaines décennies (augmentation des épisodes méditerranéens liées au réchauffement de la masse d’eau marine). Par ailleurs le bassin du Rhône, essentiellement alimenté par les sédiments en suspension de l’Isère mais aussi de la Durance (Sadaoui et al., 2016) contient des roches sédimentaires, mal consolidées, de fine granulométrie, comme les marnes, extrêmement érodables qui forment des paysages remarquables appelés badlands (Nadal-Romero et al., 2011). Ceci a justifié la création d’un des plus vieux observatoires nationaux (SNO Draix- Bléone, Alpes de haute Provence, Klotz et al, 2023) dont un des objectifs prioritaires est de comprendre et de modéliser l’intensité et la variabilité des processus de mobilisation et de transfert des sédiments alimentant la Bléone puis la Durance (Mathys et al, 2003). A une échelle spatiale plus large, de précédents travaux ont montré l’importance de ces formations du bassin versant de
la Durance, pourtant peu spatialement représentées, aux flux sédimentaires et organiques du Rhône délivrés au Golfe du Lion (Copard et al., 2018). Au total, quantifier la distribution spatiale de ces formations et évaluer leur sensibilité face à l’érosion, qui dépend, par exemple, de la nature et la densité du couvert végétal, apparaît donc capital pour mieux (i) comprendre les variations futures de ces transferts latéraux entre surface continentale et milieu marin et(ii) gérer durablement ces surfaces.

Objectifs

L’étude des bassins versants présentant ces formations de badlands (Durance) est le sujet
central de ce stage de recherche qui s’inscrit dans le projet CLIMBAD (Climate impact on badlands erosion, resp. : C. Le Bouteiller) financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR). Dans ce travail, et en utilisant l’outil SIG et l’exploitation de base de données, il est dans un premier temps attendu de (i) caractériser la distribution spatiale des formations sédimentaires marneuses du Mésozoïque et en particulier du Jurassique moyen et inférieur, et (ii) préciser finement le mode d’occupation de ces surfaces. Les zones identifiées seront ensuite découpées en petits bassins versants de taille homogène (environ 1 km2) et à chaque bassin seront associés des paramètres d’ordre géomorphologique (e.g. la pente), climatique (e.g. précipitation, température) et d’occupation du sol. Les données climatiques pourront être extraites de réanalyses de Météo France appropriées. Ce catalogue de bassins sera ensuite analysé en utilisant des outils statistiques et confronté avec
des données existantes de flux sédimentaires (e.g. sites expérimentaux de Draix-Bléone) pour mieux caractériser la variabilité spatiale et temporelle de l’érosion de ces surfaces remarquables. Selon les affinités du candidat, il est possible d’orienter ce travail vers une première modélisation de l’érosion de ces surfaces à l’échelle du bassin versant de la Durance, en utilisant un modèle d’évolution du paysage, basé sur la librairie python collaborative Landlab (Hobley et al, 2020), qui simule les processus d’érosion et de transferts sédimentaires, et a récemment été calibré pour les bassins versants de Draix.

Références

Ali E et al., 2022. Cross-Chapter Paper 4 : Mediterranean Region Supplementary Material. In : Climate Change 2022 : Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg2/.
Bianchi TS, Allison MA, 2009. Large-river delta-front estuaries as natural recorders of global environmental change. PNAS, 106, 8085-8092, 10.1073/pnas.0812878106
Copard Y et al., 2018. Badlands as a hot spot of petrogenic contribution of the riverine particulate organic carbon (Gulf of Lion, NW. Mediterranean Sea). Earth Surf. Proc. Land., 43, 2495-2509, 10.1002/esp.4409
Klotz S et al., 2023. A high-frequency, long-term data set of hydrology and sediment yield : the alpine badland catchments of Draix-Bléone Observatory, Earth Syst. Sci. Data, 15, 4371–4388, 10.5194/essd-15-4371-2023, 2023.
Hobley D et al., 2017. Creative computing with Landlab : an open-source toolkit for building, coupling, and exploring two-dimensional numerical models of Earth-surface dynamics. Earth Surf. Dynam., 5, 21–46, 10.5194/esurf-5-21-2017
Mathys N, et al., 2003. Erosion quantification in the small marly experimental catchments of Draix (Alpes de Haute Provence, France). Calibration of ETC rainfall-runoff erosion model. Catena, 50, 527-548.
Nadal-Romeo E, et al., 2011. Scale-dependency of sediment yield from badlands areas in Mediterranean environments. Prog. Phys. Geog., 10.1177/0309133311400330.
Sadaoui M, et al., 2016. Controls, budgets and variability of riverine sediment fluxes to the Gulf of Lions (NW Mediterranean Sea). J. Hydrol., 540, 1002-1015, 10.1016/j.jhydrol.2016.07.012

Pour postuler

Envoyer CV et lettre de motivation à Yoann Copard et Caroline Le Bouteiller (yoann.copard univ-rouen.fr et caroline.le-bouteiller inrae.fr)