Le coût évaporatif du stockage artificiel de l'eau observé depuis l'espace

Face à l'augmentation de la rareté de l'eau et de la variabilité climatique, le stockage artificiel de l'eau se développe rapidement à travers le monde. Des petites retenues collinaires interceptant le ruissellement aux bassins d'irrigation alimentés par les rivières ou les eaux souterraines, ces infrastructures permettent de sécuriser la ressource mais créent également de nouvelles surfaces en eau libre soumises à l'évaporation. À l'échelle de milliers de retenues, ces pertes peuvent représenter une composante importante du bilan hydrique et réduire le bénéfice réel du stockage. Des travaux récents ont montré l'importance potentielle de ce « coût évaporatif », notamment pour les très nombreuses petites retenues agricoles, mais les estimations régionales reposent encore largement sur des modèles et des hypothèses simplificatrices concernant leur profondeur, leur état de remplissage ou leur température. Cette thèse vise à déterminer dans quelle mesure l'évaporation des petites retenues artificielles peut être mesurée, modélisée et suivie depuis l'espace, en tenant compte de leur dynamique hydrologique et thermique réelle. Une attention particulière sera portée à la température de l'eau et au stockage de chaleur, qui contrôlent les échanges d'énergie avec l'atmosphère mais restent mal connus pour des retenues peu profondes soumises à des cycles rapides de remplissage et de vidange. La démarche reposera sur une approche multi-échelle combinant mesures in situ, télédétection et modélisation. Les mesures d'évaporation par covariance des turbulences acquises sur une retenue lors de l'expérience LIAISE/HILIAISE en Espagne constitueront une référence pour tester différents modèles d'évaporation et de bilan énergétique. De nouvelles observations pourront compléter ce dispositif, notamment par scintillométrie. Les observations thermiques de Landsat et de la future mission franco-indienne TRISHNA seront évaluées pour suivre la température de surface de l'eau et contraindre la représentation de la dynamique thermique des retenues. Différents niveaux de complexité de modélisation seront comparés, depuis des formulations empiriques ou de bilan d'énergie jusqu'à des modèles thermiques unidimensionnels tels que FLake. Le changement d'échelle reposera sur la combinaison de ces observations thermiques avec le suivi des surfaces en eau par Sentinel-1 et Sentinel-2 et, lorsque cela est possible, des variations de niveau, de profondeur et de volume obtenues par SWOT, ICESat-2, imagerie à très haute résolution ou données de terrain. Plusieurs ensembles de retenues agricoles déjà documentés par les équipes de l'axe scientifique transverse «hydrologie spatiale» de l'OMP seront mobilisés dans des contextes contrastés, notamment au Maroc, en Inde, au Brésil, au Niger et dans le sud-ouest de la France. La thèse cherchera ainsi à établir dans quelles conditions une approche contrainte par les observations peut être transférée de quelques retenues instrumentées à des populations de centaines ou de milliers de plans d'eau. Elle fournira les bases méthodologiques nécessaires pour quantifier le coût évaporatif du stockage artificiel de l'eau et, à terme, mieux évaluer son efficacité hydrologique dans un contexte de raréfaction croissante de la ressource. École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace Direction : Sylvain FERRANT Financement : MSCA COFUND BEST