Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Changements climatiques – France – Durance, Vallée de la (France)“

RÉSUMÉAux confins du Massif armoricain et du Bassin parisien, le tracé actuel de la Sarthe résulte d'une longue évolution depuis le Pliocène, matérialisée par des témoins alluviaux, plus ou moins bien conservés, modelés en terrasses étagées pour la plupart. Le plus haut niveau, de 40 m d'altitude relative par rapport au lit mineur, engendre un plateau d'inversion de relief alluvial qui atteste d'une paléo-Sarthe affluente du Loir, alors que le cours actuel fait un coude à Malicorne pour se diriger, par méandres, vers Sablé. Les analyses sédimentologique et géomorphologique permettent de différencier les nappes et de reconstituer l'évolution paléogéomorphologique de la vallée. Postérieurement à l'épandage continental prétiglien, le réseau hydrographique commence à s'encaisser tout en s'adaptant à la structure. À l'Eburonien, la paléo-Sarthe accumule, dans la dépression subséquente de la cuesta turonienne, la nappe d'origine périglaciaire qui sera ensuite mise en relief. L'abandon du tracé rectiligne est attribuable au soulèvement de la région de La Chapelle d'Aligné qui a contraint la rivière à se déverser vers le nord-ouest lors du creusement ultérieur. Située légèrement en contrebas, la très haute terrasse qui présente la plus forte pente longitudinale entre Auvours et Sablé, se dédouble uniquement dans la région de Malicorne, en raison de la poursuite du soulèvement de ce secteur durant le remblaiement. Les variations climatiques du Pleistocene moyen et supérieur permettent d'interpréter les phénomènes de migration latérale du cours ainsi que les recoupements de méandres. Les haute, moyenne et basse terrasses adoptent en effet des pentes longitudinales plus faibles, sans déformations notables.

RÉSUMÉ L'analyse géométrique des paléotracés des bassins supérieurs de la Loire et de l'Allier précise leur paléogéographie et définit leurs relations avec le volcanisme et les phénomènes sédimentaires associés. Les données radiométriques récentes et les marqueurs téphrochronologiques fournissent un cadre chronologique à ce schéma. Ces données rendent peu vraisemblable l'hypothèse d'un cours plio-pléistocène de la Loire vers l'Allier. Elles démontrent en contrepartie l'existence probable d'un ancien tracé méridien de la rivière fossilisé par les basaltes du Devès à l'amont du bassin du Puy. Dans le haut bassin de l'Allier, les preuves d'un passage de l'Allier par le bassin de Paulhaguet au Pliocène demeurent contestables. L'existence d'un ancien tracé N-S de la Sénouire, barré par l'appareil volcanique du Pié-du-Roi. est par contre confirmée. Elle peut être considérée comme à l'origine de la sédimentation dans le bassin et du déversement de la rivière vers le nord. Plus au nord, la paléogéographie de la vallée pliocène de l'Allagnon, fossilisée par les basanites du Cézallier, est précisée. À la bordure orientale du Mont-Dore, des modifications de tracés importantes sont mises en évidence dans les drainages quaternaires des vallées affluentes de l'Allier (Couzes). Enfin, à l'est de ce secteur, l'évolution complexe du tracé de l'Allier est retracée avec précision sur plus de 4 Ma, grâce aux jalons fournis par le volcanisme. Ces résultats montrent le rôle direct du volcanisme dans la modification de la majorité des tracés, mais soulignent aussi son rôle inducteur important dans les sédimentations fluvio-lacustres qui leur sont liées. Ils conduisent ainsi à réduire le rôle direct de la tectonique, au profit de celui des dynamiques climatiques exacerbées par le volcanisme.

Résumé Les recherches récentes sur les séquences tardiglaciaires et holocènes du bassin de la Somme sont basées sur des transects de vallée complétés par les données provenant de l'étude de nombreux profils archéologiques. La confrontation des données stratigraphiques et des résultats des études bioclimatiques débouche sur un schéma global d'évolution des vallées du bassin de la Somme entre la fin du Pléniglaciaire weichsélien et le milieu de l'Holocène. Cette évolution se caractérise par d'importants changements de la morphologie et de la sédimentation fluviatile en relation avec les modifications climatiques. La première modification majeure se situe à la limite Pléniglaciaire supérieur - Tardiglaciaire (13 000 BP) où la réponse des cours d'eau à l'amélioration climatique se traduit par une incision importante des dépôts weichséliens et le passage d'un système de chenaux en tresses à un système fluviatile de transition à multiples chenaux stables. Les premiers dépôts organiques qui remplissent ces chenaux sont datés de l'interstade de Bölling. Au cours de l'Allerød, on observe le dépôt de limons organiques en relation avec un système à large chenal unique à méandres. La fin du Tardiglaciaire se manifeste ensuite par la mise en place dans l'ensemble de la vallée d'un remplissage de limons calcaires attribués au Dryas récent. Ces dépôts de décantation sont alimentés par le débordement périodique d'un chenal unique à méandres. Une seconde phase d'incision majeure, dans un chenal unique à méandres, marque le début de l'Holocène vers 10 000 BP. Ensuite, entre le Préboréal et le milieu de l'Atlantique, l'ensemble de la vallée est progressivement colmaté par une tourbière bordée par de petits chenaux latéraux où se déposent des limons organiques. Enfin, une dernière phase d'incision, dont l'origine climatique n'est pas évidente, apparaît au sein de l'Atlantique entre 6000 et 5500 BP environ. Cette dernière modification importante du régime fluviatile est suivie par le dépôt de limons organiques lités dans un large chenal unique à méandres, et le développement massif des tufs.

Dans un contexte de variabilité climatique et de multiplication des usages de l'eau, la compréhension et la prévision de la variabilité des débits des cours d'eau est aujourd'hui un enjeu majeur pour améliorer la gestion des ressources en eau à l'échelle des bassins versants. En France, le bassin versant de la Durance (Alpes du Sud), lieu de multiples usages de l'eau (hydroélectricité, agriculture, alimentation en eau potable, loisirs), fait l'objet d'une attention particulière en ce qui concerne les impacts du changement climatique qui pourraient être importants du fait de sa situation géographique et de son régime partiellement nival, et remettre en question les équilibres en place permettant le partage de la ressource. Dans l'optique d'une meilleure anticipation de la variabilité hydrologique d'un bassin versant, bien connaître le passé est une étape fondamentale permettant à la fois une meilleure connaissance du fonctionnement hydrologique du bassin et une mise en perspective des projections hydro-climatiques futures. Cette thèse a pour objectif et résultat principal de faire progresser l'état des connaissances sur la variabilité hydrologique du bassin de la Durance à l'échelle du dernier siècle. Deux axes principaux ont été développés pour remplir cet objectif. Une première étape a été la recherche et la mise au jour d'un ensemble de longues séries hydrométriques concernant la Durance et ses affluents, permettant d'élever à 11 le nombre de séries centenaires de débits journaliers aujourd'hui disponibles sur ce bassin. Les nombreux documents accompagnant les données retrouvées nous ont par ailleurs permis de retracer, pour une partie de ces séries, l'évolution des méthodes utilisées pour les construire. Un processus de simulation des méthodes anciennes à partir de données horaires disponibles sur la période récente nous a permis de quantifier l'incertitude associée à ces méthodes et de mettre en évidence des biais importants causés par celles-ci sur certaines portions de séries. Une méthode de correction a été proposée et appliquée à plusieurs séries. Le deuxième axe de notre travail a consisté en la reconstitution de séries hydrologiques en différents points du bassin. À cette fin, nous avons présenté et appliqué une méthode originale appelée ANATEM de reconstitution de séries climatiques à l'échelle du bassin versant à partir de données climatiques de grande échelle (champs de pressions atmosphériques), combinées à des informations plus régionales (séries de précipitations ou de températures observées). Les séries climatiques ainsi reconstituées ont ensuite été utilisées en entrée d'un modèle hydrologique pour construire des séries de débits. Ce processus nous a permis d'obtenir une vingtaine de séries hydrologiques couvrant la période 1884-2010 sur le bassin de la Durance. La comparaison des reconstitutions hydro-climatiques avec les longues séries de débits observés aujourd'hui disponibles a permis de valider la chaîne de reconstitution sur une période de plus d'un siècle. Les séries observées et reconstituées illustrent finalement la variabilité hydrologique du bassin de la Durance qui se caractérise par une alternance de périodes sèches et humides à l'échelle de la décennie, ainsi que par une légère tendance à la baisse des débits. Ces longues séries de l'hydrologie du passé permettront de mettre en perspective les études prospectives sur les ressources en eau disponibles à l'échelle du siècle prochain
Understanding and predicting hydrological variability is becoming a major issue to improve water resources management at the watershed scale, as climate variability and multipurpose use of water increase stress on the available resources. In France, the Durance watershed (South part of the Alps) is both characterised by numerous water-related activities such as hydropower, irrigation, water supply, tourism, and by a wide range of meteorological contexts ranging from mountainous to dry Mediterranean watersheds. As a consequence, this watershed appears as very sensitive to observed and projected climate variability, with an impact on water resources sufficient to question the current balance between users. In order to better forecast the Durance watershed hydrological variability, tracing back its past evolution is an essential step. Indeed, historical knowledge provides a better understanding of how the watershed works, and put into perspective hydro meteorological projections for the next century. The main goal of this Ph.D. thesis is then to improve our knowledge of the hydrological variability of the Durance watershed over the last century. Two main themes have been developed.The first step focused on historical research, bringing to light 11 centennial time-series of daily streamflow on the Durance watershed. Those data were quite well documented, allowing us to follow the evolution of the methods used to construct some of those time-series. Based on recent streamflow time-series, a simulation process allowed us to quantify the uncertainty associated to the methods used in the past, and to highlight the significant biases they carried on some periods of time. A correction process was then developed, leading to the partial revision of some of the time-series. A second step involved reconstructing hydrological time-series at different points of the watershed. An original method, called ANATEM, has been introduced and exhaustively applied to rebuild climatological time-series at the watershed scale. This method is based on the use of large scale climatological variables (atmospheric pressure fields) combined with regional scale observations (observed precipitation or air temperature). Those reconstructed climatological time-series were then prescribed in a rainfall-runoff model, allowing the computation of hydrological simulations on the 1884-2010 period. The comparison of the simulated data with our 11 centennial observed time series allowed us to validate our hydro-climatological reconstruction chain over more than a century. Finally, the observed and simulated time-series illustrate the climatological and hydrological variability of the Durance watershed. This variability is characterised by the succession of alternatively dry and humid periods lasting for ten to fifteen years, and by a slight trend to streamflow decrease. These long-term hydrological time-series will then put into perspective future investigations on water resources available over the next century

Dans un contexte de variabilité climatique et de multiplication des usages de l'eau, la compréhension et la prévision de la variabilité des débits des cours d'eau est aujourd'hui un enjeu majeur pour améliorer la gestion des ressources en eau à l'échelle des bassins versants. En France, le bassin versant de la Durance (Alpes du Sud), lieu de multiples usages de l'eau (hydroélectricité, agriculture, alimentation en eau potable, loisirs), fait l'objet d'une attention particulière en ce qui concerne les impacts du changement climatique qui pourraient être importants du fait de sa situation géographique et de son régime partiellement nival, et remettre en question les équilibres en place permettant le partage de la ressource. Dans l'optique d'une meilleure anticipation de la variabilité hydrologique d'un bassin versant, bien connaître le passé est une étape fondamentale permettant à la fois une meilleure connaissance du fonctionnement hydrologique du bassin et une mise en perspective des projections hydro-climatiques futures. Cette thèse a pour objectif et résultat principal de faire progresser l'état des connaissances sur la variabilité hydrologique du bassin de la Durance à l'échelle du dernier siècle. Deux axes principaux ont été développés pour remplir cet objectif. Une première étape a été la recherche et la mise au jour d'un ensemble de longues séries hydrométriques concernant la Durance et ses affluents, permettant d'élever à 11 le nombre de séries centenaires de débits journaliers aujourd'hui disponibles sur ce bassin. Les nombreux documents accompagnant les données retrouvées nous ont par ailleurs permis de retracer, pour une partie de ces séries, l'évolution des méthodes utilisées pour les construire. Un processus de simulation des méthodes anciennes à partir de données horaires disponibles sur la période récente nous a permis de quantifier l'incertitude associée à ces méthodes et de mettre en évidence des biais importants causés par celles-ci sur certaines portions de séries. Une méthode de correction a été proposée et appliquée à plusieurs séries. Le deuxième axe de notre travail a consisté en la reconstitution de séries hydrologiques en différents points du bassin. À cette fin, nous avons présenté et appliqué une méthode originale appelée ANATEM de reconstitution de séries climatiques à l'échelle du bassin versant à partir de données climatiques de grande échelle (champs de pressions atmosphériques), combinées à des informations plus régionales (séries de précipitations ou de températures observées). Les séries climatiques ainsi reconstituées ont ensuite été utilisées en entrée d'un modèle hydrologique pour construire des séries de débits. Ce processus nous a permis d'obtenir une vingtaine de séries hydrologiques couvrant la période 1884-2010 sur le bassin de la Durance. La comparaison des reconstitutions hydro-climatiques avec les longues séries de débits observés aujourd'hui disponibles a permis de valider la chaîne de reconstitution sur une période de plus d'un siècle. Les séries observées et reconstituées illustrent finalement la variabilité hydrologique du bassin de la Durance qui se caractérise par une alternance de périodes sèches et humides à l'échelle de la décennie, ainsi que par une légère tendance à la baisse des débits. Ces longues séries de l'hydrologie du passé permettront de mettre en perspective les études prospectives sur les ressources en eau disponibles à l'échelle du siècle prochain
Understanding and predicting hydrological variability is becoming a major issue to improve water resources management at the watershed scale, as climate variability and multipurpose use of water increase stress on the available resources. In France, the Durance watershed (South part of the Alps) is both characterised by numerous water-related activities such as hydropower, irrigation, water supply, tourism, and by a wide range of meteorological contexts ranging from mountainous to dry Mediterranean watersheds. As a consequence, this watershed appears as very sensitive to observed and projected climate variability, with an impact on water resources sufficient to question the current balance between users. In order to better forecast the Durance watershed hydrological variability, tracing back its past evolution is an essential step. Indeed, historical knowledge provides a better understanding of how the watershed works, and put into perspective hydro meteorological projections for the next century. The main goal of this Ph.D. thesis is then to improve our knowledge of the hydrological variability of the Durance watershed over the last century. Two main themes have been developed.The first step focused on historical research, bringing to light 11 centennial time-series of daily streamflow on the Durance watershed. Those data were quite well documented, allowing us to follow the evolution of the methods used to construct some of those time-series. Based on recent streamflow time-series, a simulation process allowed us to quantify the uncertainty associated to the methods used in the past, and to highlight the significant biases they carried on some periods of time. A correction process was then developed, leading to the partial revision of some of the time-series. A second step involved reconstructing hydrological time-series at different points of the watershed. An original method, called ANATEM, has been introduced and exhaustively applied to rebuild climatological time-series at the watershed scale. This method is based on the use of large scale climatological variables (atmospheric pressure fields) combined with regional scale observations (observed precipitation or air temperature). Those reconstructed climatological time-series were then prescribed in a rainfall-runoff model, allowing the computation of hydrological simulations on the 1884-2010 period. The comparison of the simulated data with our 11 centennial observed time series allowed us to validate our hydro-climatological reconstruction chain over more than a century. Finally, the observed and simulated time-series illustrate the climatological and hydrological variability of the Durance watershed. This variability is characterised by the succession of alternatively dry and humid periods lasting for ten to fifteen years, and by a slight trend to streamflow decrease. These long-term hydrological time-series will then put into perspective future investigations on water resources available over the next century

Les déstabilisations gravitaires de grande ampleur ont souvent été étudiées mais rarement à l’échelle du massif affecté. C’est en considérant cette échelle que l’on peut observer l’ensemble des paramètres contrôlant l’e��volution d’un versant, et plus particulièrement, ceux responsables du déclenchement des glissements de terrain. En adoptant cette stratégie d’étude dans la vallée de la Haute Tinée (Massif de l’Argentera--‐Mercantour), plusieurs résultats ont permis de mieux comprendre les mécanismes conduisant à la déstabilisation des pentes : Les datations 10Be de polis glaciaires : plusieurs phases de récession glaciaires ont été datées autour de 15 ka, 11 ka et 8-9 ka. Ces âges sont similaires aux données acquises antérieurement dans les parties Nord et Centrale des Alpes. Ceci suggère des fluctuations climatiques homogènes à l’échelle des Alpes. Les périodes de récessions glaciaires sont chronologiquement concordantes aux phases d’activité gravitaires mesurées dans les Alpes. Une forte augmentation de l’incision fluviatile depuis 4 ka pour atteindre des taux d’incision supérieurs à 1 cm. An--‐1 autour de 1,2 ka à 0,7 ka a été mesurée. Cette période est concordante avec les datations acquises sur le glissement basal de La Clapière entre 1,8 ka et 0,6 ka. Les investigations de terrains associées aux modélisations numériques ont permis d’observer la propagation de fractures subverticales et parallèles à la vallée depuis la partie basse du versant vers le haut du glissement de terrain. Ces nouvelles données ont permis d’aboutir à un modèle sur la déstabilisation des versants de montagne impliquant plusieurs facteurs : (i) L’incision glaciaire associée aux effets de la fonte des glaces conduisent au déséquilibre de la vallée et à l’initiation des déstabilisations gravitaires. (ii) L’incision Fluviatile participe à la déstabilisation des pentes en amplifiant le phénomène de Déséquilibre de la vallée. (iii) L’endommagement mécanique du massif associé accélère le processus d’altération et conduit au phénomène de glissement gravitaire
Landslides have been often studied, but rarely on the valley scale. The set of parameters controlling the evolution of slope can be observed with this scale, and in Particular those responsible for the triggering of landslides. The study led in the High Tinée Valley (Argentera‐Mercantour) brings new evidences to understand slopes’ destabilisations: 10Be dating of polished glacial surfaces: Three stage of glacial recession have been measured around 15 ka, 11 ka and 8‐9 ka. These ages are similar to data acquired previously in Northern and Central parts of Alps. It suggests that climate fluctuations are homogeneous on the Alps scale. Periods of glacier retreat are chronologically concordant with gravity events measured in the Alps. A strong increase of river incision from 4 ka to reach incision rate greater than 1 cm. An‐1 around 1,2 – 0,7 ka has been measured. This period is concordant with dating acquired on the basal sliding of La Clapière landslide between 1,8 and 0,6 ka. Field investigations associated with numerical models allowed observing of the subertical and parallel to the valley fracture propagation, from the slope toe to the top of the landslides. These new data have resulted in a model of the mountain slope destabilization involving several factors: (i) Glacial incision and effects from ice melt involve a destabilisation of the valley and the initiation of landslides. (ii) River incision participates to the slope destabilisation. (iii) Mechanical damage of the slope accelerates the weathering and the gravity process

Le bassin versant de la Durance assure 10% de la production hydroélectrique française, et alimente en eau potable de nombreuses villes du pourtour méditerranéen. Sa partie alpine contribue à près de la moitié des débits à sa confluence avec le Rhône. Connaître les impacts du changement climatique sur l’hydrologie de la Durance présente donc un enjeu de taille pour l’avenir de la population provençale. A cette fin, les modèles hydrologiques sont devenus des outils indispensables. Cependant, le manteau neigeux, de par sa forte variabilité spatiale, est particulièrement difficile à modéliser. Une attention particulière a été portée à la compréhension des processus nivaux, dominants dans la partie amont du bassin, et à leur représentation dans le modèle de surface continentale CLSM. L'analyse de mesures d’extension et de hauteur du manteau neigeux nous a amenés à modifier le schéma de neige de CLSM, en introduisant une hystérésis dans la relation entre ces deux variables. Nous avons ensuite évalué le potentiel devenir sous changement climatique de l’hydrosystème. Les résultats des simulations de CLSM, réalisées à l’aide de 330 scénarios climatiques, ont été confrontés à ceux de cinq autres modèles hydrologiques. Tous s'accordent sur une baisse significative des débits annuels, avec des modifications du régime hydrologique différentes selon les zones. L’incertitude reste importante sur la magnitude des changements de débits, principalement due aux scénarios climatiques. La part d’incertitude associée aux modèles hydrologiques varie selon les saisons, mettant en évidence une plus grande difficulté à représenter les processus nivaux et ceux liés à l’évapotranspiration
The Durance watershed, located in the French Alps, generates 10% of French hydropower and provides drinking water to about 3 million people. The upstream part of this catchment, where snowfall accounts for more than 50% of the precipitation, is responsible for almost half of the total runoff whereas it accounts for only 25% of the area. To assess the impacts of climate change on the water resources, hydrological models are now commonly used. The snow cover is, however, difficult to simulate because it is highly variable in both space and time. Therefore, special attention has been given to understanding the snow processes in this alpine environment, and to their representation in a land surface model, the CLSM. The analysis of snow-cover extent and height observations has lead us to modify the snow scheme of the CLSM, by introducing a hysteresis in the snow depletion curve. Then, we quantified the possible evolution of the Durance hydrosystem using 330 climate change scenarios. The results of the CLSM are compared with those of five other hydrological models. All models are in agreement in predicting a significant reduction of discharge with some different modifications of the hydrological regime depending on the different zones of the catchment. Uncertainties remain important concerning the magnitude of discharge changes, mainly due to the climatic scenarios. The uncertainty related to hydrological modelling is indeed low but varies depending on the season. This highlights some of the difficulties in using hydrological models to correctly represent snow processes and evapotranspiration processes especially under water stress

Les interrogations sur les conséquences du changement climatique dans les hauts bassins montagnards a créé un champ de recherches prolifique en géomorphologie : celui des dynamiques paraglaciaires, activées par la disparition des glaciers. Pendant 30 ans les processus intervenant en contexte paraglaciaire ont été inventoriés, il est désormais nécessaire de comprendre comment l'ensemble de ces processus agit au sein du système paraglaciaire. Pour cela, ce travail est mené à une double échelle temporelle. Sur le temps long, depuis la dernière glaciation (20 000 BP), il s'agit notamment d'authentifier le rôle de la disparition des glaciers dans le déclenchement de mouvements de masse. L'établissement d'un scénario chronologique, par le recours aux cosmonucleides, permet la comparaison des dates de déclenchement des mouvements de masse avec le calendrier de la déglaciation. Le retrait glaciaire et les mouvements de masse sont quasiment synchrones. Sur le temps court, depuis le petit âge de glace, les conséquences de la fusion glaciaire, puis celles de l'abaissement du niveau de base local, constitué par la surface du glacier sont mises en évidence. En définitive, ces deux paramètres favorisent le remaniement de dépôts glaciaires hérités ainsi que l'établissement d'un transit de sédiments continu depuis les parois supraglaciaires vers les fonds de vallées. L'organisation de ce transit est retardé par la présence de nombreuses zones d'accumulations temporaires, formées en amont des édifices morainiques, une durée de plusieurs décennies est parfois nécessaire.