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• W2954406935 abstract "Aujourd’hui, la comprehension du fonctionnement de la zone critique (interface atmosphere-sol-zone-non sature-aquifere) et de ses reactions face aux changements environnementaux (perturbations anthropiques et changement climatique) est un enjeu majeur pour l’homme qui y vit, en tire ses ressources et en subit les aleas. Dans cette zone l’eau, le principal agent de transport, est majoritairement stockee sous terre (representant 30% des reserves d’eau douce continentale). Le milieu souterrain participe donc a la regulation du cycle de l’eau, jouant le role de tampon lors d’evenements extremes et de soutien durant les etiages. Indirectement, cette reserve regulatrice affecte les cycles du carbone et des contaminants par des effets de dilution et/ou d’attenuation (denitrification, pouvoir tampon etc…). Elle participe au maintien des processus ecologiques et a la preservation de la biodiversite. Sous terre, les discontinuites augmentent la surface de contact de l’interface surface/souterrain. Les milieux discontinus comme les aquiferes karstiques, les tourbieres et les milieux fractures sont des systemes ou les melanges d’eau sont exacerbes, faisant de ces lieux des hots spots en termes de regulation des flux d‘eau et de carbone vers les rivieres.Quelles sont les facteurs qui controlent ces melanges d’eau lors d’une crue? Evoluent-ils face aux changements environnementaux ? Ces questions necessitent une approche couvrant plusieurs echelles temporelles, de la dynamique d’une crue (horaire) a celle des changements climatiques (decennie ou siecle). Ce travail est rendu possible grâce aux bases de donnees historiques des observatoires et/ou grâce a la mise en place de nouveaux indicateurs de l’evolution de cette reserve et de sa recharge.Pour etudier ces melanges et les reactions a l’interface surface/souterrain, mon travail porte sur deux aspects, le developpement de nouvelles methodes d’estimation de l’âge de l’eau en utilisant des traceurs environnementaux et la mise au point d’outils de modelisation couplee hydro-chimique necessaires a l’interpretation quantitative de ces donnees. Ces outils et methodes ont ete appliques a differents milieux afin de quantifier les melanges d’eau et de mettre en evidence les mecanismes qui controlent ces echanges.Les volumes d’eau stockes dans la reserve regulatrice sont le resultat d’un equilibre complexe entre proprietes (intrinseques) hydrodynamiques des roches et les flux (conditions aux limites) traversant ces systemes. Il en decoule que les stocks de la reserve regulatrice sont des stocks transitoires, sensibles aux changements enregistres en surface, comme les perturbations anthropiques (drainage, occupation du sol) et aux cyclicites du climat.Concernant les flux de matieres, les capacites de stockage de ces systemes retardent et/ou attenuent l’impact des contaminations vers l’aval. La zone de melange cree des gradients geochimiques provoquant des reactions comme la production de carbone organique dans les tourbieres ou de carbone inorganique dans les systemes karstiques. Les observations a la sortie de ces systemes montrent que les acides carboniques du sol, les fertilisants agricoles, les pluies acides, la matiere organique particulaire des rivieres reagissent au contact de la roche. Ces reactions sont toutes limitees par la quantite d’eau de surface apportee vers le milieu souterrain. Le flux d’eau a l’interface surface/souterrain controle donc les flux de carbone vers les rivieres.Ce travail devrait permettre d’integrer pleinement le role des eaux souterraines dans les cycles du carbone et des contaminants en contexte de changements climatiques, mais aussi d’un point de vue plus operationnel d’ameliorer nos methodes d’estimation de la vulnerabilite et de protection de la ressource en eaux souterraines." @default.
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