HAL-BRGM, les publications scientifiques en libre accès du BRGM
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Seasonal variability in precipitations drives flow intermittence in headwaters
No full textInternational audienceIntermittent and ephemeral streams are found across different climate, bedrock, and land use types(Messager et al., 2021). Across these gradients and the various size of intermittent catchments, drivers ofintermittency usually result from the complex interaction of meteorology, geology and land cover (Costiganet al., 2015). Climate aridity is a good predictor of flow cessation and occurrence of non-permanent streamsat the global scale while in wet and temperate regions, the occurrence of flow cessation is usually associatedwith small catchment sizes and steeper topography (Messager et al., 2021; Snelder et al., 2013; Sauquet etal., 2021). In this work, we hypothesized that at the scale of headwater catchments (< 20 km2) and targetingnon-permanent streams as recommended by Costigan et al. (2015), it would be possible to identify factorscontrolling flow intermittence across climates, geologies and land covers. We computed several metrics offlow intermittence from long-term flow records at 16 French CZO (OZCAR-RI) catchments and analyzedhow these metrics were correlated with proxies of climate, catchment size, hydrological characteristics, landuse and geology types. We found a diversity of flow intermittence regimes across these 16 catchments and formost of them, the interannual variability at a given catchment was higher than the variability among them.The spatial variability of no-flow metrics among catchments was highly correlated with the seasonal indexfor precipitation, and meteorological indices (e.g. mean annual rainfall, reference ET, temperature). Theinter annual variability was not correlated to the same meteorological variables for all catchments, whichsuggests different processes might be responsible for flow cessation in the different streams. We discuss thesensitivity to threshold values used for no-flow identification and the importance of acquiring accurate lowflow values in Observatories to study climate evolution especially droughts. a more integrated approach ofsuch intermittent streams is needed to investigate whether their diversity can be explained by the characteristicsof groundwater-stream or riparian zone-stream interfaces, and to which extend this diversity of flowregime is associated to different ecological functions.Costigan, K. H., Jaeger, K. L., Goss, C. W., Fritz, K. M., and Goebel, P. C. (2016) Understanding controlson flow permanence in intermittent rivers to aid ecological research: integrating meteorology, geology andland cover. Ecohydrol., 9: 1141–1153. doi: 10.1002/eco.1712.Messager, M.L., Lehner, B., Cockburn, C. et al. (2021) Global prevalence of non-perennial rivers andstreams. Nature 594, 391–397, https://doi.org/10.1038/s41586-021-03565-5Sauquet, E., Shanafield, M., Hammond, J.C., Sefton, C., Leigh, C., Datry, T. (2021). Classification andtrends in intermittent river flow regimes in Australia, northwestern Europe and USA: A global perspective,Journal of Hydrology, 597, 126170, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126170Snelder, T. H., Datry, T., Lamouroux, N., Larned, S. T., Sauquet, E., Pella, H., and Catalogne, C. (2013)Regionalization of patterns of flow intermittence from gauging station records, Hydrol. Earth Syst. Sci.,17, 2685–2699, https://doi.org/10.5194/hess-17-2685-201
Sédimentologie et géochronologie des formations plio-pléistocènes de la Côtière de la Dombes
No full textInternational audienceA la transition plio-pléistocène, une augmentation significative des apports sédimentairesdétritiques est enregistrée dans le bassin d’avant-pays des Alpes occidentales, générant destopographies d’accumulation aujourd’hui en inversion de relief. Ces formations témoignent dela première structuration du réseau hydrographique Rhône-Isère et des dynamiques sédimentairesassociées. Au cours du Pléistocène, ce piémont a également enregistré les incursions et retraits cycliques des glaciers alpins, ces derniers ayant fortement influencé la morphogenèse régionale.La Côtière de la Dombes, escarpement méridional du plateau de la Dombes situé au nord-estde Lyon, illustre une évolution des environnements de dépôt marquée par le fonctionnementdu cône alluvial villafranchien du Rhône, puis par le remaniement de ces dépôts par les incur-sions glaciaires pléistocènes. Cette dynamique se traduit par une juxtaposition et imbricationde dépôts alluviaux, glaciaires, fluvio-glaciaires, fluvio-lacustres et deltaïques témoignant duremplissage d’un système de paléovallées.Pour mieux comprendre l’évolution géomorphologique de la Dombes, nous présentons iciune étude sédimentologique de terrain visant à harmoniser la classification des faciès exposésdans la Côtière, et proposons des contraintes géochronologiques des principales formationsvia les nucléides cosmogéniques produits in situ (TCN ; couple 26Al/10Be), la résonance despin électronique (ESR), et la luminescence stimulée optiquement (OSL).Les premières données obtenues permettent de dater le maximum d’extension glaciaire (MEG)par un scénario complexe d’exposition d’un dépôt morainique à Mionnay, à l’ouest du marais des Échets. Deux âges OSL à 36 et 100 ka ont été obtenus pour les lœss recouvrant la moraineet atténuant ainsi la production de TCN. Une approche de modélisation (profil en profondeur)suggère un âge d’environ 250 ka (Riss, MIS8) pour le dépôt de la moraine. Enfin, les con-centrations TCN acquises le long d’un profil vertical pour les alluvions villafranchiennes(Alluvions jaunes, localement) semblent saturées, ne permettant pour lors que de d’estimerle taux d’érosion de la formation depuis son dépôt. Des échantillons TCN et ESR qui sont enattente de mesure permettront de contraindre la mise en place de cette formation d’ampleurrégionale, `a l’échelle du piedmont des Alpes occidentales
Exploring the governance of wicked problems: insights from South Africa's Breede Valley urban food system
No full textSource Agritrop Cirad (https://agritrop.cirad.fr/616683/)International audienceUrban food insecurity is increasingly framed as a wicked problem, yet governance responses often rely on normative ideals of coordination and participation, overlooking how historical dispossession, market dependence, and informal authority constrain adaptive action. This article examines food system governance in Breede Valley Municipality, a South African secondary city marked by decentralization without devolution and structural fragmentation. Using the governance capabilities framework – reflexivity, responsiveness, resilience, revitalization, and rescaling – and drawing on semi-structured interviews and document analysis, the study explores how governance capabilities are shaped by unequal access to land and water, entrenched agribusiness interests, and contested decision-making spaces. The findings extend the governance capabilities approach by emphasizing its political, relational, and context-dependent nature. The study contributes to wicked problem governance debates by reframing capabilities as relational and political practices shaped by historical dispossession, coalition dynamics, and institutional legacies, and showing that capabilities emerge not from institutional design alone
Alerter, prévenir et gérer en contexte après-mine.: Faire face à une pluralité de perceptions
No full textInternational audienceEn France, la fin de l’extraction minière pour des raisons économiques, n’a pas provoqué la disparition des risques et des nuisances existants (pollutions persistantes, mouvements de terrain, etc.). L’essoufflement de cette dynamique minière passée impacte significativement les territoires et rend nécessaire leur reconfiguration. Pour cela, l’Etat opère en silo, via différents organismes de missions s’affairant à produire des données et des protocoles de gestion pour protéger les populations de risques identifiés (BRGM, Ineris). Cette gestion s’organise en différentes phases (étude de terrain, alerte collective aux populations, puis individuelle…) et mobilise principalement des experts pas toujours formés à la restitution grand public des problématiques identifiées. Or, on constate aujourd’hui l’émergence de tensions autour de l’usage des espaces identifiés comme pollués et/ou dangereux ; liées aux incompréhensions, défiances entre acteurs et/ou aux incertitudes inhérentes à la gestion des risques sanitaires et environnementaux (Mottis et al., 2022 ; Busca & Lewis, 2018). Ces controverses questionnent aussi bien l’État, ses agents, que les populations et les académiques pour tendre vers une vision partagée de la gestion de ces Territoires Post-Extraction Minière (TPEM)
Source to sink de l’arsenic naturel dans les systemes sedimentaires miocenes du Sud-Ouest du bassin de Paris
No full textNational audienc
Comparing the climate elasticity of streamflow and aquifer recharge over the sub-catchments of the Somme River
No full textInternational audienceHydrologists are interested in quantifying the response of catchments with respect to climatic variability or climatic changes: for this, they need to be able to assess the climate elasticity of flow. Most if not all elasticity studies are relative to surface- (stream-) flow; however, catchments do not only feed streams, they also recharge regional aquifers and it would be equally interesting to analyze the climate elasticity of recharge- (groundwater-) flow. Here, we use a unique set of 10 subcatchments of the Somme River, overlying a regional chalk aquifer in the North of the Paris Basin, where streamflow is measured and where it is possible to estimate the recharge flow. In order to increase our confidence in elasticity computations, we use three methods to assess the annual recharge flow (Intercatchment Groundwater Flow of GR6J, recharge according to the Gardénia/Marthe coupling, recharge according to the Surfex/Marthe coupling), and compare then the elasticities of stream-flow and recharge-flow
Tsunalogue : Elaboration d'un démonstrateur d'analyse simple pour le déclenchement rapide d'alerte tsunami en Martinique
No full textInternational audienceLe contexte géodynamique des Petites Antilles est très favorable à la survenue de tsunamis susceptibles d’engendrer des dommages aux personnes et aux biens. Les territoires insulaires français antillais sont particulièrement vulnérables à ces phénomènes qui peuvent potentiellement produire des crises généralisées nécessitant une réponse de sécurité civile rapide et de grande ampleur. Le BRGM développe, à la demande de la Direction Générale de la Sécurité Civile et de la Gestion des Crises (DGSCGC), un démonstrateur permettant une analyse simple, robuste et rapide, par les autorités préfectorales de la dangerosité potentielle d’un éventuel tsunami. Cet outil permet en première lecture des bulletins d’alerte émis par le Pacific Tsunami Warning Center (PTWC) en cas de détection d’un séisme potentiellement tsunamigène, d’estimer les potentiels impacts (hauteur d’eau, nombre de vagues, durée, etc.) et de permettre la mise en place d’actions réflexes dans des délais très courts.Ce démonstrateur repose sur un catalogue de scénarios de tsunamis dans la région Caraïbe Atlantique, élaboré par le BRGM à partir de plus de deux décennies de travaux de recherches. Lorsqu’un bulletin d’alerte est émis par le PTWC, l’outil est capable (1) de traduire les informations importantes du bulletin, (2) d’extraire celles permettant de caractériser la source sismique (localisation, magnitude, etc.), (3) de sélectionner le scénario préétabli le plus pertinent en fonction de cette source, (4) d'extraire les résultats des modélisations qui y sont associées et de représenter sous forme cartographique certains paramètres qualifiant la dangerosité estimée (seuils de hauteur d’eau, etc.) pour chaque segment de façades littorales. Ces éléments sont ensuite synthétisés dans un document concis destiné à appuyer la prise de décision par les autorités préfectorales. Ce démonstrateur a été développé sur la plateforme scientifique VIGIRISKS (https://vigirisks.fr/) du BRGM et se focalise dans un premier temps sur la Martinique, territoire pour lequel le catalogue de scénarios de tsunamis est actuellement le plus comple
Analyse des déficiences structurelles des modèles sociohydrologiques et sélection de modèles hybrides
No full textInternational audienceSociohydrology aims to deliver user-inspired solutions to water challenges, often through model-based understanding and simulation of local realities. However, sociohydrological modeling methodologies used to understand such complex human-water systems remain difficult to apply to many real-world case studies. Sociohydrological model predictions at scales, such as daily to annual time scale, of decision making remains a challenge due to often difficult to acquire social sciences data, and missing or unknown feedbacks that lead to model structural errors, amongst others. This paper assesses and reduces model structural deficiency of a smallholder sociohydrological (SH) model when applied to a case study of small-scale agricultural production in India, where variables from a farmer survey help alleviate structural deficiency. A structural error model is proposed based on a regression model of nonlinear projection of the these variables to a Kernel space, called Kernel Principal Component Analysis (KPCA) based model. Based on this, a hybrid model that is a sum of SH model and the structural error model is proposed. It offers significantly better yield predictions on ’unseen’ (to the model) survey data than the SH only model. The hybrid model also performs better than a KPCA only model based yield prediction, which predicts yields without any SH dynamics. This is because the hybrid model combines the structural error model that learns from the spatial pattern of observed yields with the temporal dynamics explained by the SH only model. The results indicate that the structure of the SH model can be improved by further incorporation of irrigation and adaptive behavior of farmers
Lessons for multi-model ensemble design drawn from emulator experiments: application to a large ensemble for 2100 sea level contributions of the Greenland ice sheet
No full textInternational audienceMulti-model ensembles (MME) are key ingredients for future climate projections and the quantification of their uncertainties. Developing robust protocols to design balanced and complete computer experiments for MME is a matter of active research. In this study, we take advantage of a large-size MME produced for Greenland ice sheet contributions to future sea level by 2100 to define a series of computer experiments that are closely related to practical MME design decisions: what is the added value of including a specific set of members in the projections, i.e. either adding new models (Regional Climate Model, RCM, or Ice Sheet Model, ISM) or extending the range of some parameter values? We use these experiments to build a random-forest-based emulator, whose predictive capability to assess Greenland sea level rise contributions in 2100 proves very satisfactory for low and high levels of warming but less effective for intermediate levels. On this basis, we assess the changes in the emulator's predictive performance, both in terms of prediction accuracy and uncertainty, and the emulator-based probabilistic predictions, in terms of changes in the 17th, 50th and 83rd percentiles, for given temperature scenarios, compared to the reference solution built using all members. For the considered MME, several aspects are outlined: (1) the highest impact of removing the most selected RCM, i.e., MAR, due to the large number of simulations available; (2) the significant impact of excluding the SSP5-8.5 scenario for high temperature scenarios, and of the Community Ice Sheet Model (CISM) for low temperature scenarios leading to absolute changes up to 30 % of the high and low percentiles respectively; (3) the non-negligible impact of having a MME designed with a unique ISM or a unique RCM, i.e., CISM or MAR model in our case, leading to percentile absolute changes ranging between 10 % and 20 % compared to the reference solution; (4) the lesser importance of the choice in the range of the Greenland tidewater glacier retreat parameter. These results point to the size of the training set as the key driver of the changes, which supports the need for large ensembles to develop accurate and reliable emulators, hence encouraging large participation to projects such as the Ice Sheet Model Intercomparison Project ISMIP. We also expect our recommendations to be informative for the design of next generations of MME, in particular for the next Ice Sheet Model Intercomparison Project in preparation (ISMIP7)
Projet ANR DEUFI (Détails de l'impact des inondations urbaines) : plus d’information sur l’impact des inondations urbaines en prenant en compte les échanges d’eau entre rues et bâti.
No full textAlthough urban flooding is widely studied, exchange flows between streets and buildings are poorly documented in the laboratory and in the field. The DEUFI project fills this gap by focusing on flooding at the individual scale, integrating the understanding of hydraulic processes inside and outside a building, and assessing how this knowledge can be useful for estimating damage and casualties. The DEUFI project proposes improved urban flood simulation methods capable of (i) estimating water intrusion into built-up areas, (ii) assessing the spatial distribution of human exposure and property damage, and (iii) defining recommendations on the best urban flood management methods to implement in relation to citizens' perceptions and attitudes during heavy (relatively short-lived) floods.In order to examine the influence of openings on flows in building blocks and along streets, three scales are studied: the façade (including one or more openings), the block (built-up area surrounded by streets and including one or more buildings) and the neighborhood (including several streets and numerous blocks). The information provided at one of these scales can be used to estimate the level of risk and make flood risk management decisions on an individual or collective scale. At the façade scale, the calculation of flow through openings is central, as it is the first step in estimating the influence of street/building exchanges on urban flooding. At the block scale, the difference between the hazard inside and outside the building is highlighted particularly for damage estimation, but the opening also creates a disturbance in the flood hazard in the street, which can be important for safety estimation. At the neighborhood scale, we study flow propagation and its uncertainty due to exchanges between streets and buildings, but also due to other factors (e.g. influence of boundary conditions); flood management strategy must be built on results at this scale.Bien que les inondations urbaines soient largement étudiées, les débits d’échange entre les rues et les bâtiments sont peu documentés en laboratoire et sur le terrain. Le projet DEUFI comble cette lacune en se focalisant sur l’inondation à l’échelle individuelle intégrant la compréhension des processus hydrauliques à l’intérieur et à l’extérieur d’un bâtiment et en estimant comment cette connaissance peut être utile pour estimer les dommages et le nombre de victimes. Le projet DEUFI propose des méthodes de simulation des inondations urbaines améliorées capables (i) d’estimer l’intrusion d’eau dans les zones bâties, (ii) d’évaluer la répartition spatiale de l’exposition humaine et des dommages matériels et (iii) de définir des recommandations sur les meilleures méthodes de gestion des inondations urbaines à mettre en œuvre en lien avec la perception des citoyens et leur attitude pendant les fortes inondations (de relativement courte durée). Afin d’examiner l’influence des ouvertures sur les écoulements dans les blocs de bâti et le long des rues, trois échelles sont étudiées: la façade (comprenant une ou plusieurs ouvertures), le bloc (zone bâtie entourée de rues et incluant un ou plusieurs bâtiments) et le quartier (incluant plusieurs rues et de nombreux blocs). L’information fournie à une de ces échelles permet d’estimer le niveau de risque et de prendre des décisions pour la gestion du risque d’inondation aux échelles individuelle ou collective. A l’échelle de la façade, le calcul du débit à travers les ouvertures est central car c’est la première étape pour estimer l’influence des échanges rues/bâti sur les inondations urbaines. A l’échelle du bloc, la différence entre l’aléa à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment est mise en avant particulièrement pour l’estimation des dommages mais l’ouverture crée aussi une perturbation de l’aléa d’inondation dans la rue, ce qui peut être important pour l’estimation de la sécurité. A l’échelle du quartier, on étudie la propagation des écoulements et son incertitude à cause des échanges entre rues et bâtiments mais aussi à cause d’autres facteurs (e.g., influence des conditions limites) ; la stratégie pour la gestion des inondations doit être construite à partir de résultats à cette échelle