RESSOURCE EN EAUX KARSTIQUES DE MONTAGNE : ANALYSE DES IMPACTS DE L'ANTHROPISATION DANS UN CONTEXTE DE CHANGEMENT CLIMATIQUE - THESE POUR OBTENIR LE GRADE DE DOCTEUR EN HYDROGEOLOGIE

LES DOMAINES SUBALPIN ET JURASSIEN SONT CONSTITUÉS DE NOMBREUX SYSTÈMES KARSTIQUES DE DIMENSION ET DE SURFACE RÉDUITES QUI PEUVENT REPRÉSENTER LOCALEMENT L'UNIQUE RESSOURCE DES COMMUNES. LES BASSINS D'ALIMENTATION DE CES SYSTÈMES SONT ESSENTIELLEMENT COMPOSÉS DE FORÊTS ET DE PÂTURAGES ET NE PRÉSENTENT QU'UNE URBANISATION LIMITÉE. LES SYSTÈMES KARSTIQUES SONT DES MILIEUX DE TRANSFERTS RAPIDES ASSEZ MAL CONNUS DANS LA RÉGION. L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CETTE THÈSE S'ATTACHE À ÉTUDIER LES RELATIONS ENTRE LE FONCTIONNEMENT ET LA VULNÉRABILITÉ DES SYSTÈMES KARSTIQUES DE MOYENNE MONTAGNE. LA VULNÉRABILITÉ EST ABORDÉE SELON TROIS APPROCHES : INTRINSÈQUE, ANTHROPIQUE ET CLIMATIQUE. POUR CELA HUIT SITES DE NATURE DIFFÉRENTE ET COMPLÉMENTAIRE (SOURCES KARSTIQUES, GALERIE KARSTIQUE ET RIVIÈRES) ONT ÉTÉ ÉTUDIÉS. LA VULNÉRABILITÉ INTRINSÈQUE EST ÉTUDIÉE PAR L'APPLICATION DE LA MÉTHODE PAPRIKA. CETTE ANALYSE SE FONDE SUR LA SUPERPOSITION PAR PONDÉRATION DE CARTES DES BASSINS D'ALIMENTATION RÉALISÉES EN FONCTION DES CRITÈRES ROCHE, INFILTRATION, PROTECTION ET KARSTIFICATION. ELLE PERMET DE SPATIALISER LES DEGRÉS DE VULNÉRABILITÉ SUR LE BASSIN D'ALIMENTATION D'UN SYSTÈME KARSTIQUE. BIEN QUE LES SYSTÈMES ÉTUDIÉS PRÉSENTENT DES FONCTIONNEMENTS HYDRODYNAMIQUES ET UNE OCCUPATION DES SOLS RELATIVEMENT SIMILAIRES, LES DEGRÉS DE VULNÉRABILITÉ DIFFÈRENT EN FONCTION DES SITES. LA VULNÉRABILITÉ ANTHROPIQUE EST ÉTUDIÉE, DANS LE CADRE DU PROGRAMME INTERREG ALPEAU, SOUS L'ANGLE DE LA REMOBILISATION DES SOLS SUITE À DES TRAVAUX DE SYLVICULTURE PROGRAMMÉS SUR LES BASSINS D'ALIMENTATION. LA RECHERCHE S'EST CONCENTRÉE SUR LA MATIÈRE ORGANIQUE DISSOUTE ET EN SUSPENSION ET PLUS PARTICULIÈREMENT SUR LA MATIÈRE ORGANIQUE FLUORESCENTE. CE TRAVAIL A D'ABORD NÉCESSITÉ LA RÉALISATION D'UN ÉTAT DES LIEUX SUR LES TRANSFERTS ASSOCIÉS AU FONCTIONNEMENT HYDRODYNAMIQUE DES SITES D'ÉTUDE SUR UN CYCLE HYDROLOGIQUE. PENDANT OU À LA SUITE DES TRAVAUX, LES EAUX DES SYSTÈMES KARSTIQUES PRÉSENTENT DES PICS DE TURBIDITÉ AINSI QUE DES VENUES EN MATIÈRES ORGANIQUES FLUORESCENTES DU TYPE HUMIQUE ET PROTÉIQUE, EN AZOTE TOTAL ET EN CARBONE ORGANIQUE TOTAL BEAUCOUP PLUS IMPORTANTS (ENTRE 5 ET 10 FOIS PLUS). CEPENDANT, TOUS LES SITES NE PRÉSENTENT PAS D'AUGMENTATION SIGNIFICATIVE DES APPORTS EN MATIÈRES EN SUSPENSION ET DISSOUTES, MALGRÉ L'AMPLEUR DES TRAVAUX RÉALISÉS. ENFIN LA VULNÉRABILITÉ CLIMATIQUE EST APPROCHÉE PAR L'ÉTUDE DE CHRONIQUES HISTORIQUES SUR PLUS DE 60 ANS. LES PRÉCIPITATIONS ET LES TEMPÉRATURES DE TROIS STATIONS MÉTÉOROLOGIQUES AINSI QUE LES DÉBITS DE DEUX SOURCES ET UNE RIVIÈRE ONT ÉTÉ ANALYSÉS AFIN D'EXTRAIRE LES GRANDES TENDANCES. EN PLUS DE L'AUGMENTATION DE LA TEMPÉRATURE AMBIANTE DE +1.5°C EN 50 ANS, LES PRÉCIPITATIONS PRÉSENTENT UNE TENDANCE À LA BAISSE DES CUMULS ANNUELS DEPUIS 1980. LA BAISSE DES CUMULS EST PLUS PARTICULIÈREMENT MARQUÉE À PARTIR DE 2003. CETTE BAISSE DE PRÉCIPITATION ET L'AUGMENTATION DES TEMPÉRATURES ONT UNE RÉPERCUSSION QUANTITATIVE SUR LES EAUX DE SURFACE ET SOUTERRAINES. LES TENDANCES OBSERVÉES SUR LES DÉBITS MOYENS ANNUELS DES SYSTÈMES ÉTUDIÉS SONT EN CORRÉLATION AVEC LES PRÉCIPITATIONS. MALGRÉ UNE TENDANCE À LA FONTE DES NEIGES DE PLUS EN PLUS PRÉCOCE, LES ÉTIAGES BASÉS SUR LES VCN10 NE MONTRENT PAS DE RÉELLES TENDANCES À L'AUGMENTATION DE LEUR SÉVÉRITÉ SUR LA PÉRIODE 1960-2011. EN EXPLOITANT LES DONNÉES DU GIEC 2007, L'ÉVOLUTION LES DÉBITS DES SOURCES SUBALPINES ONT ÉTÉ ESTIMÉS POUR LES ANNÉES 2030, 2050 ET 2080. LES RÉSULTATS MONTRENT UNE DIMINUTION IMPORTANTE DE LA RESSOURCE EN EAU QUI POURRAIT ATTEINDRE DES BAISSES DE L'ORDRE DE 46% À L'HORIZON 2080. LES DOMAINES SUBALPIN ET JURASSIEN SONT CONSTITUÉS DE NOMBREUX SYSTÈMES KARSTIQUES DE DIMENSION ET DE SURFACE RÉDUITES QUI PEUVENT REPRÉSENTER LOCALEMENT L'UNIQUE RESSOURCE DES COMMUNES. LES BASSINS D'ALIMENTATION DE CES SYSTÈMES SONT ESSENTIELLEMENT COMPOSÉS DE FORÊTS ET DE PÂTURAGES ET NE PRÉSENTENT QU'UNE URBANISATION LIMITÉE. LES SYSTÈMES KARSTIQUES SONT DES MILIEUX DE TRANSFERTS RAPIDES ASSEZ MAL CONNUS DANS LA RÉGION. L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CETTE THÈSE S'ATTACHE À ÉTUDIER LES RELATIONS ENTRE LE FONCTIONNEMENT ET LA VULNÉRABILITÉ DES SYSTÈMES KARSTIQUES DE MOYENNE MONTAGNE. LA VULNÉRABILITÉ EST ABORDÉE SELON TROIS APPROCHES : INTRINSÈQUE, ANTHROPIQUE ET CLIMATIQUE. POUR CELA HUIT SITES DE NATURE DIFFÉRENTE ET COMPLÉMENTAIRE (SOURCES KARSTIQUES, GALERIE KARSTIQUE ET RIVIÈRES) ONT ÉTÉ ÉTUDIÉS. LA VULNÉRABILITÉ INTRINSÈQUE EST ÉTUDIÉE PAR L'APPLICATION DE LA MÉTHODE PAPRIKA. CETTE ANALYSE SE FONDE SUR LA SUPERPOSITION PAR PONDÉRATION DE CARTES DES BASSINS D'ALIMENTATION RÉALISÉES EN FONCTION DES CRITÈRES ROCHE, INFILTRATION, PROTECTION ET KARSTIFICATION. ELLE PERMET DE SPATIALISER LES DEGRÉS DE VULNÉRABILITÉ SUR LE BASSIN D'ALIMENTATION D'UN SYSTÈME KARSTIQUE. BIEN QUE LES SYSTÈMES ÉTUDIÉS PRÉSENTENT DES FONCTIONNEMENTS HYDRODYNAMIQUES ET UNE OCCUPATION DES SOLS RELATIVEMENT SIMILAIRES, LES DEGRÉS DE VULNÉRABILITÉ DIFFÈRENT EN FONCTION DES SITES. LA VULNÉRABILITÉ ANTHROPIQUE EST ÉTUDIÉE, DANS LE CADRE DU PROGRAMME INTERREG ALPEAU, SOUS L'ANGLE DE LA REMOBILISATION DES SOLS SUITE À DES TRAVAUX DE SYLVICULTURE PROGRAMMÉS SUR LES BASSINS D'ALIMENTATION. LA RECHERCHE S'EST CONCENTRÉE SUR LA MATIÈRE ORGANIQUE DISSOUTE ET EN SUSPENSION ET PLUS PARTICULIÈREMENT SUR LA MATIÈRE ORGANIQUE FLUORESCENTE. CE TRAVAIL A D'ABORD NÉCESSITÉ LA RÉALISATION D'UN ÉTAT DES LIEUX SUR LES TRANSFERTS ASSOCIÉS AU FONCTIONNEMENT HYDRODYNAMIQUE DES SITES D'ÉTUDE SUR UN CYCLE HYDROLOGIQUE. PENDANT OU À LA SUITE DES TRAVAUX, LES EAUX DES SYSTÈMES KARSTIQUES PRÉSENTENT DES PICS DE TURBIDITÉ AINSI QUE DES VENUES EN MATIÈRES ORGANIQUES FLUORESCENTES DU TYPE HUMIQUE ET PROTÉIQUE, EN AZOTE TOTAL ET EN CARBONE ORGANIQUE TOTAL BEAUCOUP PLUS IMPORTANTS (ENTRE 5 ET 10 FOIS PLUS). CEPENDANT, TOUS LES SITES NE PRÉSENTENT PAS D'AUGMENTATION SIGNIFICATIVE DES APPORTS EN MATIÈRES EN SUSPENSION ET DISSOUTES, MALGRÉ L'AMPLEUR DES TRAVAUX RÉALISÉS. ENFIN LA VULNÉRABILITÉ CLIMATIQUE EST APPROCHÉE PAR L'ÉTUDE DE CHRONIQUES HISTORIQUES SUR PLUS DE 60 ANS. LES PRÉCIPITATIONS ET LES TEMPÉRATURES DE TROIS STATIONS MÉTÉOROLOGIQUES AINSI QUE LES DÉBITS DE DEUX SOURCES ET UNE RIVIÈRE ONT ÉTÉ ANALYSÉS AFIN D'EXTRAIRE LES GRANDES TENDANCES. EN PLUS DE L'AUGMENTATION DE LA TEMPÉRATURE AMBIANTE DE +1.5°C EN 50 ANS, LES PRÉCIPITATIONS PRÉSENTENT UNE TENDANCE À LA BAISSE DES CUMULS ANNUELS DEPUIS 1980. LA BAISSE DES CUMULS EST PLUS PARTICULIÈREMENT MARQUÉE À PARTIR DE 2003. CETTE BAISSE DE PRÉCIPITATION ET L'AUGMENTATION DES TEMPÉRATURES ONT UNE RÉPERCUSSION QUANTITATIVE SUR LES EAUX DE SURFACE ET SOUTERRAINES. LES TENDANCES OBSERVÉES SUR LES DÉBITS MOYENS ANNUELS DES SYSTÈMES ÉTUDIÉS SONT EN CORRÉLATION AVEC LES PRÉCIPITATIONS. MALGRÉ UNE TENDANCE À LA FONTE DES NEIGES DE PLUS EN PLUS PRÉCOCE, LES ÉTIAGES BASÉS SUR LES VCN10 NE MONTRENT PAS DE RÉELLES TENDANCES À L'AUGMENTATION DE LEUR SÉVÉRITÉ SUR LA PÉRIODE 1960-2011. EN EXPLOITANT LES DONNÉES DU GIEC 2007, L'ÉVOLUTION LES DÉBITS DES SOURCES SUBALPINES ONT ÉTÉ ESTIMÉS POUR LES ANNÉES 2030, 2050 ET 2080. LES RÉSULTATS MONTRENT UNE DIMINUTION IMPORTANTE DE LA RESSOURCE EN EAU QUI POURRAIT ATTEINDRE DES BAISSES DE L'ORDRE DE 46% À L'HORIZON 2080.