Thèse de Théo Martinez : « Impact des paramètres hydroclimatiques et anthropiques sur la dynamique sédimentaire du système deltaïque du Rhône à la transition Holocène-Anthropocène »
Les systèmes côtiers sont vulnérables face à la montée du niveau marin et aux phénomènes d'érosion. C’est par exemple le cas des deltas dont la stabilité dépend aussi des apports sédimentaires produits dans le bassin versant en amont. Ce dernier est lui-même fortement impacté par des facteurs climatiques et anthropiques, dont les variations et la pression croissante induisent par ailleurs des problèmes de gestion des ressources (aquifères) et d’aménagement du territoire (instabilité des berges, gestion des crues, etc.).
Afin de prédire l'impact des différents scénarios de changement environnementaux et ainsi permettre la mise en place de politiques locales adaptées, il est essentiel de disposer d'outils capables d’intégrer les différents paramètres hydroclimatiques et anthropiques, ainsi que leurs trajectoires temporelles. Ceci passe par le développement de modèles numériques capables de décrire les facteurs de modification du milieu naturel, ce à quoi s’est attaché ce travail de thèse dans le cas du delta du Rhône. Le défi principal a résidé dans le paramétrage du modèle, qui nécessite de savoir quantifier les différents forçages1 et leurs conséquences sur l’environnement à différentes échelles de temps.
L’évolution du delta du Rhône depuis la dernière glaciation quaternaire est le laboratoire idéal pour étudier les interactions homme/milieu et leurs impacts sur l’environnement. L’évolution chronostratigraphique2 du delta du Rhône et de ses affluents est en effet très bien documentée. L’interprétation numérique de cartes anciennes et de données satellitaires a permis par ailleurs de retracer l’évolution de l’occupation des sols depuis 3 siècles à l’échelle du bassin versant [1]. Cette information a ensuite été traduite en potentiel d’érosion et en flux de particules transportées vers le delta. L’exploitation de ces différentes données a permis de calibrer une modélisation stratigraphique de l’évolution passée du delta (Figure 1).
1) des informations sédimentaires du delta,
2) des volumes de sédiments érodés dans le bassin versant par analyse de cartes anciennes,
3) de l’évolution climatique, afin de
4) calibrer une approche de modélisation stratigraphique.
Ceci a permis de restituer 6 principales phases de flux hydrosédimentaires de l’Holocène3, avec un seuil marqué à partir de 3000 cal. BP4 (Figure 2) [2].
au cours du temps en regard de l’évolution du niveau marin
et des paramètres climatiques au cours de l’Holocène.
Sur cette base, des scénarios prédictifs de l’évolution du système deltaïque ont été proposés.
Les volumes de sédiments associés aux différentes phases de construction du delta du Rhône, au cours des 11700 dernières années, ont été calculés grâce à une étude stratigraphique à haute résolution :
- Il a fallu plus de 4000 ans pour que le delta du Rhône commence à se développer vers 7000 ans cal. BP. Les volumes sédimentaires estimés depuis l'Holocène moyen jusqu’à l'Holocène tardif sont associés à des événements hydroclimatiques.
- Les changements du taux de sédimentation, associés à des périodes de forçages climatiques et anthropiques, sont identifiés autour de 3000 cal. BP.
Ces changements semblent représenter une bifurcation majeure avec un forçage humain plus répandu et plus intensif à partir de cette période (Figure 2) [2].
Les résultats de simulations prospectives indiquent qu’en l’absence d’une augmentation du flux sédimentaire, le trait de côte du delta pourrait reculer de plusieurs kilomètres à l’horizon 3000, avec une diminution de 60% de sa surface (Figure 3). Pour compenser une remontée du niveau marin de 50 cm/siècle (scénario optimiste), il faudrait que le flux sédimentaire soit 3 fois plus important que le flux actuel, et 5 fois plus important pour une remontée de 90 cm/siècle (scénario pessimiste).
obtenu par modélisation pour 2 scénarios de remontée du niveau marin :
0,5m/100 ans (scénario optimiste du GIEC)
et 0,9m/100 ans (scénario pessimiste du GIEC).
Sur la base de données quantitatives de flux hydrosédimentaires restitués depuis 12000 ans, ce travail apporte des éléments de réponse concernant l’évolution future d’un système deltaïque comme celui du Rhône. Ainsi, en plus de la méthodologie déployée, il illustre la capacité de la simulation numérique à produire des scénarios d’anticipation à plus ou moins long terme pour des phénomènes associés à l’activité anthropique ou climatique.
1- Contraintes externes appliquées à un système en équilibre.
2- Relative à l’organisation et à la division des strates de roches en fonction de leurs relations d'âge.
3- Epoque géologique s'étendant sur les 12 000 dernières années.
4- Calendar years before the present.
Références :
-
T. Martinez, A. Hammoumi, G. Ducret, M. Moreaud, R. Deschamps, H. Piegay, J-F. Berger, Deep learning ancient map segmentation to assess historical landscape changes, 2023, Journal of Maps, 19:1.
>> https://doi.org/10.1080/17445647.2023.2225071
-
Martinez, T., Deschamps, R., Amorosi, A., Jouet, G., Vella, C., Ducret, G., Berger, J.F., Holocene stratigraphic architecture of a Mediterranean delta and implication for sediment budget evolution: Example of the Rhône delta, 2024, Sedimentary Geology.
>> https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2023.106574
Contact scientifique : remy.deschamps@ifpen.fr