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Épisodes météo-climatiques extrêmes, redistribution des masses sédimentaires et des polluants associés, au sein d'un système côtier


Le contexte

 

Le projet Extrema, lancé en février 2007, est dédié à l’analyse des conséquences d’épisodes météo-climatiques extrêmes. On observe en effet que la saisonnalité (variabilité intra annuelle) et la fréquence des épisodes météo climatiques extrêmes s’amplifient, comme en témoignent de manière univoque les conclusions des principaux programmes de recherches dédiés à l’étude du changement climatique (WCRP, GEWEX, PIGB, GICC, IMFREX, etc.). Il semble que ces événements s’inscrivent dans le contexte du changement climatique global. L’environnement est ainsi soumis à des perturbations qui s’exercent sur des échelles de temps et d’espace très variables et peuvent conduire à des déséquilibres ou des évolutions majeures : intenses précipitations qui impactent les transferts atmosphère-sol ou sol-rivière ; dépôts évènementiels de particules atmosphériques (poussières sahariennes) ; crues qui augmentent les flux des rivières vers le milieu marin côtier et contribuent au transfert des masses du milieu marin côtier vers le domaine marin profond ; inondations qui influent sur le compartiment terrestre ; tempêtes qui remettent en suspension des sédiments en zone côtière ; épisodes de plongée d’eau froide et dense (cascading) qui conduisent au déplacement de masses sédimentaires conséquentes des marges vers le milieu marin profond (les canyons représentant des voies de transfert privilégiées).

Ces phénomènes extrêmes génèrent, au sein de la géosphère et sur des temps très courts, des transferts de masse exceptionnels et une forte redistribution des contaminants fixés aux particules. Les flux de matière impliqués, largement supérieurs à ceux qui résultent des processus de transferts moyens, sont souvent équivalents aux flux cumulés sur plusieurs mois, voire plusieurs années.

Divers programmes nationaux et internationaux étudient ces transferts de masse, caractérisés par un mode de fonctionnement impulsionnel. Les programmes dans lesquels l’IRSN est impliqué s’intéressent notamment aux apports continentaux délivrés par les rivières, à la remise en suspension des sédiments et à l’érosion des cordons littoraux. Une attention particulière est accordée aux phénomènes exceptionnels qui "pèsent" fortement sur les bilans de matière (projets Orme, Eurostrataforme, PNEC ou Carma). La vulnérabilité des milieux soumis à ces redistributions massives de polluants n’a pas encore été établie.

 

 

Les enjeux et objectifs

 

Extrema propose d’étudier les processus naturels qui génèrent des flux évènementiels de matière et leur impact sur la redistribution de polluants au sein des différents compartiments de la géosphère : atmosphère, sols, rivières et fleuves, milieu marin côtier, milieu marin profond. 

Ce travail repose principalement sur la quantification et la modélisation des flux de matières solides et liquides qui sont les vecteurs des polluants. Les résultats permettront d’évaluer la vulnérabilité de l’environnement soumis aux aléas climatiques au cours des 20 à 30 prochaines années, et de répondre ainsi aux questions suivantes :

  • Quelles sont les conséquences des redistributions massives des masses sédimentaires sur le transfert des polluants au sein d’un continuum continent-milieu marin côtier-milieu profond ?
  • Ces redistributions conduisent-elles à une dispersion/dilution des polluants dans l’environnement ou au contraire à une accumulation localisée/concentration dans certains milieux récepteurs ?
  • La vulnérabilité des milieux impactés est-elle modifiée ? Sur quelle échelle de temps ?
  • Quels sont les phénomènes de seuil susceptibles d’induire à moyen terme des changements abrupts dans la répartition des polluants anthropiques dans l’environnement ?

 

 

Description du projet et méthodologie

 

Pour atteindre ses objectifs, Extrema développe une démarche intégrée atmosphère/continent/milieu marin sur le système côtier du Golfe du Lion.    

 

Cette zone expérimentale a été choisie pour les raisons suivantes :

  • la vulnérabilité de la géosphère, à l’échelle du Golfe du Lion, à la fois aux épisodes météo-climatiques extrêmes et aux pollutions,
  • l’existence d’un corpus de connaissances et de compétences acquises par les partenaires du projet pour les différents compartiments environnementaux de ce système,
  • l’existence de chroniques disponibles et de dispositifs expérimentaux en place (réseaux d’observation et instrumentation).

 

Cette zone expérimentale comprend plusieurs zones-ateliers : le Rhône aval et le bassin versant de la Têt, l’embouchure et le delta de ces deux fleuves, le Golfe du Lion de la côte jusqu’au milieu marin profond (pied de la pente continentale).
 
Extrema cible ses travaux sur deux grandes familles de contaminants : les radionucléides artificiels, qui seront également utilisés comme traceurs (137Cs et transuraniens, qui sont l’objet plus spécifique du programme Extreme de l’IRSN) et les métaux traces (notamment Pb, Zn, Cd et Cu).
 
La vulnérabilité des milieux aux conséquences des aléas climatiques pour les prochaines décennies est abordée par la modélisation des transferts de masses en réponse à différents scénarii de changement climatique.

 

 

Résultats attendus

 

Les multiples compétences des équipes partenaires (physique de l’atmosphère, chimie, géochimie, morphologie, sédimentologie, océanographie, modélisation) permettront de générer de nouvelles données et d’en combiner l’analyse avec les données historiques. Le projet Extrema doit ainsi permettre :

  • de connaître l’évolution de la fréquence des épisodes météo climatiques extrêmes sur la zone côtière du Golfe du Lion en s’appuyant sur les chroniques historiques du siècle dernier (précipitation, poussières atmosphériques, crues, inondations, tempêtes, cascading) ;
  • de quantifier les flux évènementiels générés par les épisodes météo-climatiques intenses par rapport aux flux moyens annuels (flux liquides/flux solides – radionucléides artificiels et métaux traces associés) ; 
  • de caractériser la nature et la typologie des flux extrêmes en identifiant les vecteurs préférentiels de transfert (suspension/charriage, dispersion/translocation, chenaux…) ; 
  • d’établir des relations empiriques forçage/flux au sein des différentes zones ateliers (grand bassin versant/bassin de taille restreinte) utiles à la fois aux extrapolations et aux approches prédictives ; 
  • de connaître l’intensité de la redistribution des contaminants au sein des différents compartiments de la géosphère ;
  • d’identifier les points de concentration et de focalisation, et les compartiments-puits ;
  • d’évaluer la durée des déséquilibres engendrés par les aléas climatiques (réversibilité ou irréversibilité, phénomènes de seuil et changements abrupts) ; 
  • d’évaluer la vulnérabilité des environnements côtiers au changement climatique global pour les 20 à 30 prochaines années.

Presentation synthetique de la structure du projet EXTREMA. ©IRSN

Caractéristiques et Extreme

Dates : 2007-2010

Pilote : IRSN

Financement : IRSN, ANR (Agence nationale de la recherche). Labellisé par les pôles de compétitivité "Mer PACA" et "Gestion des Risques et Vulnérabilité des Territoires"

 

Les résultats du projet Extrema contribuent en totalité au projet global Extreme de l’IRSN, dédié à l’étude du transfert des radionucléides durant les événements climatiques extrêmes.

Laboratoire IRSN impliqué

Collaborations

Actualité

Le colloque final du projet ANR-Extrema a eu lieu les 4 et 5 mai 2011 au château de Cadarache.

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