Projets - Appels OneWater

Porteur du projet : Danièle Valdes

Établissement coordinateur : Sorbonne Université 

Porteuse du projet : Florentina Moatar

Établissement coordinateur : INRAE 

Le réchauffement de la température des cours d’eau est un fait avéré du fait du changement climatique et devrait être exacerbé en raison des impacts anthropiques. Les conséquences directes sont déjà visibles et affectent négativement le fonctionnement écologique, la santé humaine, les activités économiques, comme par exemple la production d’électricité. La question générale du projet ThermieFrance n’est pas de savoir si la température de l’eau va augmenter ou pas, mais plutôt de combien elle va augmenter et où, quelle sera sa variabilité et quelles seront les incidences écologiques et socio-environnementales de cette variabilité. 

Pour répondre à cette question multidimensionnelle et multi-scalaire, ThermieFrance utilise une approche interdisciplinaire à travers des travaux doctoraux et postdoctoraux en travaillant en synergie entre eux et avec les acteurs de l'eau. Le WP1 fonctionnera à l'échelle régionale (Seine, Loire, Rhône) et nationale. Il vise à prédire les changements de régime hydrologique et thermique et leurs conséquences en termes de biodiversité. Il mettra en œuvre des signatures basées sur des observations hydrométriques et thermiques et trois types de modèles thermiques et hydrologiques qui seront validés sur les données observées. Ces signatures permettront de caractériser les stations influencées par les eaux souterraines, qui pourraient être de zones refuges potentielles (WP2). Tirant parti des séries chronologiques de poissons disponibles sur l'ensemble du réseau fluvial français et des résultats (historiques, actuels et futurs) des modèles thermiques et hydrologiques, le projet apportera des avancées méthodologiques majeures sur la simulation de l'ampleur et de la vitesse à laquelle ces changements auront un impact sur la biodiversité des poissons d'eau douce, y compris les taux d'extinction des espèces. Le WP2 fonctionnera à l'échelle locale et vise à étudier les anomalies thermiques et leur rôle potentiel en tant qu'habitats écologiques, crucial dans le contexte du changement climatique. 

ThermieFrance étudiera d’abord les contrôles hydrogéologiques des anomalies thermiques et prédirons leurs tendances selon différents scénarios climatiques et de prélèvement d’eau. Nous étudierons ensuite l'influence de ces régimes et changements sur les habitats écologiques. Si la notion de refuge thermique d'été froid a été rapidement identifiée, des études récentes ont souligné l'importance des refuges chauds d'hiver (également sensibles au réchauffement climatique), notamment pour la croissance individuelle. Les refuges thermiques pourraient représenter un goulot d'étranglement dans la dynamique des populations et une des clés pour promouvoir des mesures d'adaptation et, à ce titre, méritent d'être étudiés en détail. Le WP3 vise à tester différents scénarios pour atténuer les amplitudes de température des cours d’eau et augmenter la résilience thermique à toutes les échelles. Il impliquera les parties prenantes dans la production de connaissances, la perception des problèmes et l'évaluation des solutions potentielles, en abordant les refuges thermiques en tant que formes et motivations environnementales perçues et interprétées différemment par de multiples groupes sociaux. Il quantifiera les avantages de différentes mesures d'adaptation sur la base d'analyses spatiales, de modèles et d'interactions avec les acteurs socio-économiques et les associations (notamment des Fédérations de Pêche) à travers des enquêtes sociales et une approche participative. Il s'agira de traduire les résultats du projet en outils pratiques, de favoriser la communication et la diffusion de ces outils afin de permettre leur mise en œuvre ou leur levier pour l'action.

Porteur du projet : Tristan Lefebure

Établissement coordinateur : Université Claude Bernard Lyon 1

Dans un contexte de changement global et d’une nécessaire exploitation durable de nos ressources en eau, les organismes vivants présents dans les socio-hydrosystèmes sont à la fois une biodiversité riche à préserver, mais également le reflet de l’état de fonctionnement et de l’intégrité de ces milieux. Les acides nucléiques environnementaux (ANe) sont des molécules aux origines biologiques multiples (des virus aux eucaryotes) prélevées directement dans l’environnement. Grâce aux récents progrès en biologie moléculaire, les ANe permettent de caractériser l’empreinte sur la biodiversité des conditions quantitatives et qualitatives des ressources en eau, au travers par exemple de l'abondance, la diversité des organismes ou encore de l’expression de fonctions moléculaires. Ainsi, les ANe peuvent servir de sentinelles de l'état de santé de l'écosystème face aux multiples stress biotiques et abiotiques (réchauffement climatique, pollutions, activités anthropiques, arrivée d’espèces invasives et pathogènes).

Malgré des avancées considérables dans l’utilisation des ANe, le transfert opérationnel reste limité du fait d’un manque de connaissances sur l’écologie des ANe le long du continuum hydrologique et du retard pris sur certaines masses d’eau (ex. eaux souterraines). Le projet ALIQUOT a pour objectif de combler ces lacunes par l'acquisition de connaissances fondamentales sur la dynamique spatio-temporelle des ANe dans les écosystèmes aquatiques continentaux, afin de les mettre à profit pour identifier des solutions favorisant l’adaptation et la résilience des socio-écosystèmes.

ALIQUOT vise à développer de nouvelles méthodologies permettant de décrire qualitativement et quantitativement la biodiversité, surveiller l’émergence d’espèces non-natives ou pathogènes et caractériser la santé et le fonctionnement de ces écosystèmes de façon fiable et reproductible. ALIQUOT entend ainsi contribuer aux objectifs de OneWater en levant les nombreux verrous scientifiques et technologiques qui freinent aujourd’hui le déploiement opérationnel des ANe pour répondre aux enjeux de gestion durable de l’eau de l’ensemble des hydrosystèmes continentaux. Par la production de connaissances sur l’écologie des ANe, de protocoles innovants et de données de référence, le projet accompagnera des acteurs socio-économiques dans la transformation de leurs pratiques.

Les solutions proposées par ALIQUOT permettront un suivi non-invasif à faible impact environnemental et une surveillance accrue favorisant des réponses précoces en cas de risques sur la ressource en eau. Ces solutions conduiront à un meilleur suivi de la santé des populations, à la constitution de réseaux efficaces de surveillance des pathogènes, et amélioreront l’accès à une eau de qualité. Le projet apportera une approche plus holistique des diagnoses écologiques et facilitera la prise en compte de ces informations biologiques et écosystémiques pour la gestion des socio-hydrosystèmes. Afin d’atteindre ses objectifs, ALIQUOT s’appuie sur un consortium de laboratoires de recherche pionniers dans ces domaines et sur des approches méthodologiques en laboratoire et sur le terrain en utilisant des sites, infrastructures et réseaux de surveillance existants (AnaEE et ZA). 

Porteuse du projet : Christelle Marlin

Établissement coordinateur : Université Paris Saclay

Avec la récurrence croissante d’épisodes météorologiques extrêmes et une pression anthropique accrue sur les ressources en eau, les nappes d’eaux souterraines captives, et plus généralement les nappes sous couverture sédimentaire imperméable (AqCa), sont encore largement à l’abri des impacts anthropiques dans certains bassins. Ces nappes peuvent contenir des quantités d’eau importantes et de bonne qualité au regard des normes de potabilité. Elles sont peu sensibles aux manques d’eau estivaux, du fait de leur inertie, et restent encore peu étudiées, car moins exploitées que les nappes superficielles.

Lors d’épisodes de restrictions d’usage sur les eaux de surface ou souterraines, les AqCa pourraient être d’avantage sollicités pour assurer notre sécurité en eau. Mais, une exploitation intensive et mal contrôlée de leurs ressources pourrait mettre en danger leur pérennité. Il est aussi de notre responsabilité de les préserver pour les générations futures. 

Le projet DEESAC (Durabilité et Exploitabilité des Eaux Souterraines des Aquifères Captifs ou sous couverture) ambitionne de co-construire, sur la base d’un argumentaire scientifiquement solide et admis, un guide méthodologique pour l’exploitation raisonnée des AqCa en France, basé sur un ensemble d’indicateurs et de proxies. Le projet DEESAC intègre comme conditions sine qua non que 1) la sollicitation de ces aquifères devra être respectueuse du fonctionnement hydrogéologique de ces systèmes, en termes d’équilibre entre flux de recharge et flux d’exploitation et de préservation de la qualité des eaux (tout déséquilibre devra donc être anticipé) et 2) que les indicateurs et seuils qui seront proposés devront être co-construits et discutés avec les parties prenantes. Il s’agit de répondre durablement aux enjeux croissants des besoins en ressources en eau à l’échelle nationale. 

Le projet DEESAC s’insère dans la thématique prioritaire 3.1 du défi 3 OneWater. Le projet s’appuiera sur quatre aquifères-démonstrateurs sous trois différents contextes hydrogéologiques et climatiques français (calcaires de Beauce près d’Orléans dans le Bassin de Paris, les aquifères de l’Eocène/Oligocène et du Miocène dans le Bassin Aquitain au Sud de Bordeaux et les calcaires gréseux du Burdigalien près de Nîmes dans le bassin du Sud-Est). Ces aquifères possèdent une recharge active, même faible, directe ou indirecte, garantissant le renouvellement des eaux.

Au-delà de l’acquisition d’informations cruciales pour leur gestion durable (structure et facies géologique, recharge, temps de séjour, drainance, fond géochimique, etc), l’objectif de DEESAC est de co-construire et tester des outils de gestion et d’élaborer les recommandations nécessaires à la gestion durable des aquifères captifs et de proposer des modes d’alerte, en lien avec des parties prenantes (agence de l’eau, syndicats des eaux). 

Les indicateurs qui définiront des « seuils » de gestion seront à destination des acteurs de l’eau (gestionnaires, législateurs et décideurs). L’analyse des représentations de l’eau et des perceptions des risques liés aux eaux souterraines par les différents acteurs impliqués dans la gestion de la ressource sera abordée, afin de mieux saisir comment ces acteurs seront susceptibles d’intégrer les nouvelles solutions. Le projet DEESAC s’articulera autour de 4 tâches principales ayant des interactions entre elles : 1) Acquisition et valorisation intégrée des connaissances des hydrosystèmes par des approches multidisciplinaires, 2) Méthodes d’évaluation prédictive de la vulnérabilité des AqC, et 3) Coconstruction de nouvelles solutions pour la gestion durable des AqC et 4) Sensibilisation des citoyens aux enjeux des eaux souterraines par des actions de communication.  

Porteuse du projet : Véronique Léonardi

Établissement coordinateur : Université de Montpellier

Ce projet a pour objectif d’identifier l'impact des changements globaux sur les ressources en eau karstiques souterraines et de surface, afin de proposer des solutions d'adaptation aux principaux utilisateurs. L’approche déployée couvre plusieurs dimensions de la variabilité des socio-hydrosystèmes : variabilité spatiale des propriétés, variabilité des disciplines impliquées (nécessaire pour appréhender les processus aux interfaces de la Zone Critique), variabilité des points de vue portés sur ces objets (interaction entre les modèles conceptuels ou numériques et la gestion concertée de la ressource en eau).

Pour faire progresser les stratégies de gestion de l'eau adaptées à ces hydrosystèmes karstiques dans un contexte de changement global, il est nécessaire de mieux prendre en compte les spécificités de ces hydrosystèmes, de leurs zones d'infiltration à leurs exutoires. Ceci est possible en ayant une meilleure compréhension -(i) de la recharge et de sa sensibilité aux différents forçages (WP1), -(ii) du stockage de l'eau dans le réservoir et de son transfert vers l'exutoire en fonction des processus de karstification (WP2). Il est aussi important de pouvoir tracer l'origine et le transfert des contaminants chimiques et microbiologiques au sein de l’aquifère et de mettre au point des indicateurs de la qualité de la ressource en vue du développement de systèmes d’alerte précoce (Early Warning Systems, WP3). Mener une approche quantitative implique d’intégrer des observations pluridisciplinaires (géo-historiques, climatiques, hydrologiques, géologiques, géophysiques...) dans les modèles hydrogéologiques de ces réservoirs, et de quantifier la sensibilité des différents paramètres (entrée/sortie, internes) et données (mesurées/observées) (WP4).

L’approche pluridisciplinaire proposée sera intégrée de l'amont à l'aval et permettra d'identifier les paramètres ou les observations acquises en continu, nécessaires à la mise en place de systèmes d'alerte pour les risques hydrologiques (en particulier les extrêmes) et les risques sanitaires. Parallèlement au développement d'outils scientifiques permettant de mieux comprendre l'impact des changements globaux sur le fonctionnement des hydrosystèmes karstiques, des actions de concertation entre scientifiques, acteurs opérationnels, gestionnaires et usagers seront mises en place (WP5). Ce dialogue transversal entre les différents acteurs favorise le partage d'informations tout au long du projet, permettant aux scientifiques de mieux paramétrer et améliorer leurs modèles, aux acteurs opérationnels d’utiliser ces modèles pour élaborer leurs politiques de protection et de gestion de la ressource, et aux usagers de mieux percevoir les relations entre les compartiments et de comprendre les politiques mises en oeuvre (tous les WP).

Ainsi, les modèles conceptuels réalisés en prenant en compte le fonctionnement hydrologique amont-aval, la gouvernance actuelle et les facteurs d'évolution à considérer, permettront d'identifier les points de levier pour améliorer la gestion des socio-hydrosystèmes (tous les WPs). Ce projet sera réalisé sur des hydrosystèmes karstiques dans un contexte anthropisé : (i) l’aquifère du Lez qui alimente la ville de Montpellier (Hérault), (ii) le bassin de la Loue (Jura) où l'occupation et l'utilisation des sols ont fortement évolué depuis le XVIIe siècle, entre sylviculture, agriculture et élevage ; et (iii) le site de la Fontaine de Vaucluse (Vaucluse), soumis à une forte dynamique écologique depuis le XIXe siècle, qui possède l’un des plus grand débits d'Europe et dont la résurgence alimente un important réseau d’irrigation. Ces sites sont soumis à des climats variés : méditerranéen pour le Lez et Fontaine de Vaucluse, continental pour la Loue.