Régulation du régime thermique des cours d'eau

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Régulation du régime thermique des cours d'eau dans les corridors rivulaires du bassin de la Loire et sensibilité de la faune piscicole dans un contexte de changement climatique Florence CURIE (Université de Tours) / Sylvie TOMANOVA (ONEMA Poitou-Charentes) Présentation effectuée lors du 7ème rendez-vous entre la communauté scientifique et les gestionnaires du bassin de la Loire et ses affluents - 18 septembre 2013 Orléans.

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Régulation du régime thermique des cours d’eau dans les corridors rivulaires du bassin de la Loire et sensibilité de la faune piscicole dans un contexte de changement climatique:

Régulation du régime thermique des cours d’eau dans les corridors rivulaires du bassin de la Loire et sensibilité de la faune piscicole dans un contexte de changement climatique F. Curie, F. Moatar, A. Beaufort, Université de Tours, GéHCO Projet Régulation thermique : Méthodologie et résultats préliminaires N. Flipo, Mines ParisTech Vincent, Univ. Toulouse, CESBIO L. Buisson, Univ. Toulouse, ECOLAB D. Thiery, BRGM, service Eau, Orléans

Contexte scientifique:

Contexte scientifique La température de l’eau : conditionne la cinétique des réactions chimiques et les aires de répartition de nombreuses espèces aquatiques Prise de conscience récente depuis la canicule de 2003 et mise en place d’un réseau national de mesure depuis 2008 En contexte de changement climatique : La compréhension des évolutions temporelle et spatiale du régime thermique des cours d’eau est primordiale Poïkilothermes : Organismes ne pouvant pas réguler leur température corporelle (invertébrés et poissons) Brochet

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Apports latéraux Apport de nappe Conduction avec le sédiment Echanges hyporhéiques Hydrologie Débits Friction Volume d’eau Pente/ chute d’eau Turbulence Conditions atmosphériques Ray. Solaire/atm Température de l’air Vitesse du vent / humidité Précipitation (pluie/ neige) Evaporation / Condensation Végétation /Topographie Ombrage Végétation rivulaire Géologie Orientation du cours d’eau Latitude / altitude Caissie et al (2001) Les facteurs de contrôle : maitrisés à l’échelle du site d’étude (local ~ 1 km de longueur de cours d’eau / 100 km²) difficilement quantifiables à l’échelle d’un bassin régional (BV Loire ~ 1000 km / 110 000 km²) Contexte scientifique Facteurs de contrôle

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Données Safran Météo France 117 000 km² ~ 52 000 tronçons (Bd Carthage) Bassin versant contrasté Météorologie Lithologie Végétation Site d’étude : Bassin de la Loire Bd IRSTEA Végétation – Zone tampon 10m BRGM data Débit spécifique : 17l/s/km² Débit spécifique : 5l/s/km² Débit spécifique: 10 l/s/km²

Contexte scientifique le projet ICC Hydroqual:

Contexte scientifique le projet ICC Hydroqual ICC Hydroqual : Impact du changement climatique sur l’ hydrosystème Loire : HYDROlogie , Régime thermique, QUALité des eaux Modèle thermique spatialisé par BV et par ordre Période actuelle 21 scénarios climatiques Simulations sous changement climatique : Milieu de siècle : + 2 à 3 °C Fin de siècle : + 3 à 5 °C

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Nappe Végétation Facteurs de contrôle Sensibilité de la faune piscicole Morphologie Objectifs du projet Régulation thermique Améliorations du modèle thermique (ICC Hydroqual ) Spatialisation plus fine du modèle thermique Hydrologie plus fine (367 BV vs 68 BV) Discrétisation du BV plus fine (52000 tronçons vs 68 BV) Amélioration de la prise en compte : Des échanges nappe / rivière De l’influence de la végétation rivulaire De la morphologie Etude fine des facteurs de contrôle du régime thermique Impact possible sur la faune piscicole

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Amélioration de la discrétisation du modèle Loire à Montjean 110 000 km² T°C moyenne estivale 2000 - 2006 2002 Beaufort, 2013 ~ 52 000 tronçons (Bd Carthage)

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Améliorations de la prise en compte des échanges nappe / rivière Amont et aval Nappe de Beauce, chroniques températures EDF, 1992 Refroidissement Crue estivale Refroidissement nappe de Beauce Moatar, 1997

Améliorations de la prise en compte des échanges nappe / rivière:

2 km Améliorations de la prise en compte des échanges nappe / rivière Modélisation Caméra infrarouge aéroportée Instrumentation et suivi de 2 sites d’étude Précision < 0,01°C Résolution 1 mètre Portée 1km Fibre optique Améliorations échange nappe/rivière

Améliorations de la prise en compte de la végétation rivulaire:

Améliorations de la prise en compte de la végétation rivulaire BD Syrah (IRSTEA) Précision < 0,01°C Résolution 1 mètre Portée 1km Fibre optique Améliorations végétation rivulaire Caméra infrarouge aéroportée Thèse Vincent Wawrzyniak, 2012, Univ. Lyon 3 Végétation – Zone tampon 10m Validation pour ombrage % linéaire % surfacique

Suivi de la température des cours d’eau:

Suivi de la température des cours d’eau Moyenne été (Juillet – Aout) (°C) 2000 - 2006 Mesures en continu Réseau ONEMA (2000-2006 période estivale) Mesures horaires Mesures ponctuelles Réseau AELB ~ 12 mesures par an Mesures en continu Réseau ONEMA (depuis 2008) Mesures horaires

Analyse des Températures de l’eau Stations ONEMA depuis 2008:

Analyse des Températures de l’eau Stations ONEMA depuis 2008 Validation du modèle sur la période actuelle Choix des sites d’étude à instrumenter Analyse des températures de l’eau BV Loire : 311 stations prévues 101 stations avec mesures

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Sensibilité de la faune piscicole Utilisation de modèles de distribution d’espèces (SDM) Présence-absence, abondance Habitat, topographie, climat + Modèle statistique Climat Réponse de l’espèce Principe Distribution de l’espèce = f ( facteurs environnementaux ) Distribution actuelle prédite Projection de la distribution sous l’hypothèse de changements climatiques Modèle statistique Climat Réponse de l’espèce + Scénario de changement climatique Distribution potentielle projetée

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Température de l’air = température de l’eau Structure du réseau hydrographique rarement prise en compte Contraintes hydrologiques rarement prises en compte ? Sensibilité de la faune piscicole

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Impacts potentiels du CC 1/3 2/3 Environnement / Climat Poisson Modèle statistique Calibration Validation Prédiction Distribution actuelle prédite Climat futur Calibration Validation 14 GCM x scénario A1B Projection Habitats potentiellement favorables dans le futur Séparation Pour chaque espèce de poisson : Sensibilité de la faune piscicole Buisson

Conclusions:

Conclusions BV Loire : Contrasté influence des nappes Contrasté couverture végétation rivulaire Grande variété d’espèces piscicoles Réalisation ou en cours : discrétisation spatiale plus fine du modèle ( ModTherm ) Hydrologie plus fine (EROS) Apport des nappes ( EauDyssée ) Analyse des chroniques horaires ONEMA (101 stations dans BV Loire 2008-2012) Démarrage des expérimentations : début 2014 Etude faune piscicole 2014/2015

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Indicateurs thermiques à signification biologique Nombre de jours ou l’on dépasse 24°C Date d’occurrence de dépassement du seuil 16°C Saumon de l’atlantique Photo : Wikipédia Photo : entrepecheurs.com Grande Alose

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