Review of integrating thermal, electrical, and seismic geophysical methods for shallow groundwater modeling in the critical zone

Les aquifères constituent une composante majeure de la Zone Critique, en équilibre dynamique avec le climat et les pressions anthropiques. Les flux d’eau et de chaleur contrôlent les processus biogéochimiques et déterminent la vulnérabilité et le potentiel de la ressource. Aux données hydrologiques classiques s’ajoutent des méthodes d’imagerie géophysique permettant de visualiser l’eau dans le sous-sol. Le traçage thermique, la tomographie de résistivité électrique et l’analyse d’ondes de surface fournissent des images tridimensionnelles dont la répétition temporelle conduit à une imagerie 4D, révélant la dynamique transitoire des aquifères et les variations de stockage d’eau et de chaleur. Plusieurs défis persistent : la rareté des données, la propagation des incertitudes et l’intégration des paramètres transitoires dans les schémas d’inversion. Les approches pétrophysiques et géostatistiques contribuent à y répondre en couplant modèles géophysiques et hydrogéologiques, en quantifiant les incertitudes et en traitant les changements d’échelle. Les choix liés à la conception expérimentale, à la réduction des paramètres et aux hypothèses de modélisation doivent également être évalués pour assurer un compromis entre parcimonie et fiabilité. Ces développements confirment le rôle central de l’hydrogéophysique pour analyser l’évolution des aquifères, renforcer la surveillance des nappes et soutenir une gestion durable compatible avec la transition énergétique. Ils contribuent également à améliorer la compréhension des cycles biogéochimiques et de l’évolution des structures et propriétés de la Zone Critique.