Les plaines d’inondation tropicales sont des régions inondées temporairement ou en permanence dû au débordement des rivières sur des zones de faible relief. Les plaines d’inondation peuvent avoir un régime annuel d’inondation prévisible ce qui en fait d’importants écosystèmes avec une riche biodiversité qui fournissent de nombreux services écologiques. Le Pantanal, l’une des plus grandes plaines d’inondation au monde, est la région d’étude de cette thèse. L’objectif est de développer un schéma de plaines d’inondation pour le modèle de surface ORCHIDEE compatible avec des modèles atmosphériques à haute résolution pour les raisons suivantes :

(1) pour améliorer la représentation de l’impact des plaines d’inondation sur les cycles de l’eau et de l’énergie dans ORCHIDEE,

(2) étudier la dynamique des plaines d’inondation du Pantanal

et (3) évaluer l’impact des plaines d’inondation sur les interactions sol-atmosphère sur cette région.

Dans un premier temps, la version originale à basse résolution des plaines d’inondation dans ORCHIDEE a été utilisée pour montrer l’importance d’inclure les plaines d’inondation dans les modèles de surface parce que cela améliore la représentation du cycle de l’eau et permet de représenter des flux plus réalistes entre la surface et l’atmosphère.

Le schéma de plaines d’inondation à haute résolution développé dans cette thèse est basé sur la construction d’un graphe de routage des rivières sur une grille atmosphérique utilisant des modèles numériques de terrain conditionnés hydrologiquement à haute résolution via le concept d’Unité de Transfert Hydrologique (HTUs). Un outil de pré-traitement flexible et parallélisé a été développé pour faciliter et améliorer la construction du graphe de routage des rivières sur différents types de grilles atmosphériques ce qui facilite l’intégration de données additionnelles qui sont requises pour la représentation des plaines d’inondation. Ce schéma doit faire face à de nouvelles problématiques liées à la résolution telles que la possibilité pour un HTU d’inonder ses voisins. Ce schéma a été validé en comparaison avec des observations et avec la version précédente dans ORCHIDEE.

La comparaison des simulations avec et sans plaines d’inondation forcées par des forçages atmosphériques à différentes résolution a permis d’évaluer :

(1) l’impact des plaines d’inondation sur les variables en surface

et (2) comment la résolution affecte la simulation de la dynamique des plaines d’inondation.

Le schéma des plaines d’inondation à haute résolution a été utilisé dans une simulation du modèle RegIPSL (modèle couplé entre ORCHIDEE et WRF) pour étudier comment celui-ci modifie les interactions surface atmosphère sur la région du Pantanal et comment il impacte localement ou à distance sur le climat d’Amérique du Sud.

La thèse a été réalisée en cotutelle entre l’Institut Polytechnique de Paris et l’université de Buenos Aires.

La soutenance aura lieu en présentiel :
Amphithéâtre Becquerel de l’École polytechnique
Route de Saclay
91120 Palaiseau (France)

La soutenance sera aussi diffusée en directe à l’adresse suivante :
https://enseignement.medias.polytechnique.fr/videos/live-amphi-becquerel/

• Dr. Isabelle Braud, Research Director, INRAE (RiverLy), Rapporteur.
• Dr. Angel Nicolás Menéndez, Associate professor (Faculty of Engineering, UBA), Chief of the Hydraulic Computational Program (INA, Instituto Nacional del Agua), Rapporteur.
• Dr. Hervé Le Treut, Professor, Sorbonne Université, Examinateur.
• Dr. Simon Dadson, Professor in Physical Geography (University of Oxford) and Fellow (Christ Church University), Examinateur.
• Dr. Moira Evelina Doyle, Associate Researcher, CONICET (Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos – UBA), Examinateur.
• Dr. Jan Polcher, Research Director, CNRS (Laboratoire de Météorologie Dynamique), Directeur de thèse.
• Dr. Anna Amelia Sorensson, Associate Researcher, CONICET (CIMA), Co-Directeur de thèse.
• Dr. Lluis Fita Borrell, Associate Researcher, CONICET (CIMA), Directeur adjoint de thèse.