Impact de l'évolution des pluies et de l'évapotranspiration liées au changement climatiques sur la végétalisation et l'érosion des sols agricoles (cas d'étude couplé terrain-modélisation sur un BV en Haut de France) // Impact of changes in rainfall and ev

Dans cette étude, les données de précipitations et d'évapotranspiration du projet Explore 2070 II (DRIAS) seront utilisées pour évaluer comment un versant agricole de base de la région des Hauts de France réagit aux changements prévus des régimes pluviométriques de 2006 à 2100, sur la base de divers scénarios de changement climatique. En utilisant les données actuelles comme base, des paramètres proxy suggérés seront établis pour estimer les futurs taux d'écoulement sédimentaire. L'analyse se concentrera principalement sur les événements de ruissellement saturant, qui se produisent principalement pendant les mois d'automne et d'hiver. Ces événements représentent actuellement plus de 95 % des flux hydro-sédimentaires enregistrés au cours de quatre années de recherche récente sur le site (Patault et al., 2019 ; thèse de M.Delaporte, 2024).

Ces données permettent d'établir un lien étroit entre les volumes de ruissellement et les flux de sédiments, qui sera utilisé pour estimer les flux futurs de sédiments. L'étude utilisera également un événement extrême survenu pendant la période d'observation et la façon dont son intervalle de retour change en fonction de différents scénarios climatiques. Bien qu'il soit moins fréquent pendant les mois d'été et qu'il ne représente qu'une fraction mineure du flux total de sédiments
(moins de 5 %), il est essentiel d'établir à partir des données une relation qui corrèle le flux de sédiments avec les précipitations.

De plus, la mise en oeuvre du modèle WaterSed, calibré lors de la thèse de M. Delaporte (2024),améliorera la précision de l'estimation des flux sédimentaires et contribuera au dialogue sur l'importance des caractéristiques de la surface du sol pendant les périodes de changements prononcés des précipitations et leur impact sur la re-végétalisation. De plus, l'intégration de ce modèle avec CAESAR-Lisflood (actuellement en cours de développement dans la thèse de M.Uchasara) facilitera une évaluation plus complète des changements spatiaux et temporels du paysage en améliorant la paramétrisation des « interactions biosphère-géosphère » en fonction des scénarios climatiques. Dans cette perspective, nous pouvons utiliser les modèles de distribution des espèces (SDM) et les modèles de distribution des habitats (HDM) pour évaluer comment les facteurs climatiques influencent la dynamique des populations à proximité des zones agricoles (Nobert et al., 2019 ; Hinojos Mendoza et al., 2020) qui contribuent à atténuer l'érosion, comme les haies, les bois et les forêts. De plus, l'approche méthodologique peut être améliorée en intégrant les eDets du changement climatique sur les cultures, notamment en ce qui concerne leur résilience et leur croissance. Cela peut être réalisé en évaluant leur productivité nette primaire (PPN) et leur surface foliaire, ce qui aidera à déterminer leur eDicacité à réduire l'érosion pendant leurs phases de croissance.
Cette étude permettra donc d'apporter des éléments de réponse concernant l'évolution des écoulements hydro-sédimentaires en fonction du temps au cours des prochaines décennies. Elle permettra également de discuter de la nécessité de faire évoluer les pratiques agricoles, de discuter du bien-fondé des politiques actuelles concernant la gestion du risque d'érosion et de ruissellement dans des communes déjà fortement impactées par des coulées de boues et des inondations liées au ruissellement.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

In this study, the rainfall and evapotranspiration data from the Explore 2070 II (DRIAS) project will be utilized to assess how a basic agricultural slope in the Haut de France region responds to predicted changes in rainfall patterns from 2006 to 2100, based on various climate change scenarios. Using the current data as a basis, suggested proxy parameters will be established to estimate future sediment flow rates. The analysis will primarily focus on saturation runoD events, which predominantly occur during the autumn and winter months. These events currently account for over 95% of the hydro-sedimentary fluxes recorded in four years of recent research at the site (Patault et al., 2019; thesis by M. Delaporte, 2024).

This data enables the establishment of a strong connection between runoD volumes and sediment flows, which will be utilized to estimate future sediment fluxes. The study will also use an extreme event that occurred during the observation period and how its return interval changes according to varying climate scenarios. Despite being less frequent in the summer months and representing a minor fraction of the total sediment flux (less than 5%), it is essential to derive a
relationship from the data that correlates sediment flow with rainfall.

Furthermore, the implementation of the WaterSed model, which was calibrated during M.Delaporte's thesis (2024), will enhance the accuracy of sediment flux estimation and contribute to the dialogue regarding the significance of ground surface characteristics during periods of pronounced rainfall changes and their impact on revegetation. Additionally, integrating this model with CAESAR-Lisflood (currently being developed in M. Uchasara's thesis) will facilitate a more
comprehensive assessment of the spatial and temporal changes in the landscape by improving the parameterization of “biosphere-geosphere interactions” in accordance with climate scenarios. From this perspective, we can utilize Species Distribution Models (SDM) and Habitat Distribution Models (HDM) to assess how climatic factors influence the dynamics of populations near agricultural areas (Nobert et al., 2019; Hinojos Mendoza et al., 2020) that contribute to mitigating erosion, such as hedgerows, woodlands, and forests. Additionally, the methodological approach can be enhanced by incorporating the eDects of climate change on crops, particularly regarding their resilience and growth. This can be achieved by evaluating their Primary Net Productivity (PPN) and leaf area, which will help determine their eDectiveness in reducing erosion during their growth phases.

This study will therefore provide some answers concerning the evolution of hydro-sedimentary flows as a function of time over the coming decades. It will also allow discuss the need to change agricultural practices, to discuss the merits of current policies concerning the management of the risk of erosion and runoD in municipalities already heavily impacted by mudslides and floods linked to runoff.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Mines Paris-PSL

398 Géosciences, Ressources Naturelles et Environnement

- Sciences du Sol obligatoire (Géosciences ou Ecole Ingénieur en Sciences Agro...) - Notions en biologie (phytologie) utiles - Notions en modélisation numériques utiles - Travail en équipe
- Sol sciences (geosciences and/or agricultural sciences) - Knowledge in biology - Knowledge in numerical modeling - Team work skills