Cette thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre d’un vaste projet de recherche multipartenaires intitulé « ThermieFrance », lauréat de l’AAP Wall-Free Lab du programme OneWater, dont l’ambition est d’étudier les impacts du changement global sur la température des eaux de surface et de mettre en œuvre des acquisitions de données et des outils pour une meilleure adaptation écologique et socio-économique.
Le projet ThermieFrance, co-construit entre les scientifiques et les acteurs de l’eau, est structuré en deux axes scientifiques (WP1 et WP2) à dominantes respectives sciences physiques et écologiques aux échelles spatiales nationales et locales, et en un axe transversal (WP3) en sciences de l’action. ThermieFrance vise à répondre à plusieurs questions scientifiques et à lever des verrous grâce aux travaux de thèse, post-doctorat et master, travaillant en synergie entre eux et avec les acteurs de l’eau.
L’utilisation des anomalies thermiques par les poissons sensibles à la température (c’est-à-dire les anomalies thermiques devenant effectivement des refuges thermiques) est contrôlée par (1) le fonctionnement hydrothermique des anomalies thermiques et (2) le comportement des poissons en réponse au stress thermique, à la fois à l’échelle individuelle et à l’échelle de la population. Le WP2 du projet ThermieFrance vise à identifier les facteurs clefs du fonctionnement hydrologique et thermique des sections de rivière dont la température est régulée par les apports d’eau souterraine (la thèse présentement décrite) et d’évaluer l’utilisation des anomalies thermiques par les poissons et les conséquences écologiques dans le contexte du changement climatique (thèse complémentaire).
Cette thèse s’articule autour de quatre grandes tâches :
- Tâche 1 : Etablissement d’une typologie des anomalies thermiques dépendant des eaux souterraines en analysant les données existantes collectées au cours de la dernière décennie dans une grande variété de contextes hydrogéologiques (Argens, Drac, Veyle – projet ESTHER du BRGM et de l’AERMC). Une classification simple des refuges thermiques en fonction de l’origine de l’eau (aquifère profond, aquifère local, recyclage hyporhéique, affluent froid) sera ainsi développée.
- Tâche 2 : Etude de la dynamique des aquifères et de la variabilité temporelle des anomalies thermiques par le biais de l’instrumentation sur le terrain des refuges thermiques connus. En particulier, le régime hydrodynamique des aquifères (basses eaux, crues, vitesse de réponse aux changements de régime etc.) sera évalué pour comprendre son effet sur la géométrie et l’étendue spatiale des anomalies thermiques. Plusieurs méthodes seront déployées et combinées, notamment l’imagerie IRT aéroportée multitemporelle par drone, les profils longitudinaux et latéraux de température d’une série de paramètres physicochimiques (conductivité électrique, oxygène dissous, température), des enregistreurs de température et de niveau d’eau in-situ etc.
- Tâche 3 : Modélisation analytique des échanges de chaleur afin de déterminer quelles anomalies thermiques sont les plus vulnérables au changement climatique et les paramètres les plus décisifs pour assurer leur durabilité et leur longévité.
- Tâche 4 : Développement d’indicateurs fonctionnels de l’état des échanges nappe-rivière à l’échelle d’un système ou d’un sous-système fluvial, pour diagnostiquer la présence/absence d’anomalies thermiques dépendant de l’eau souterraine, ainsi que pour la restauration et la conservation.
