Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Sciences de l'environnement: Géosciences
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Moyen Atlas,Systèmes lacustres,Hydrochimie,Hydrologie,Isotopes,Modélisation hydro-isotopique
Keywords
Environmental Geosciences,Lake systems,Middle Atlas,Modern sedimentation,hydrochemistry and hydology,paleoenvironment
Titre de thèse
VARIABILITÉ ENVIRONNEMENTALE DES LACS DU MOYEN ATLAS MAROCAIN : FONCTIONNEMENT HYDRO-GÉOCHIMIQUE, HYDROLOGIQUE ET RÉPONSE AU CHANGEMENT CLIMATIQUE.
ENVIRONMENTAL VARIABILITY OF THE MOROCCAN MIDDLE ATLAS LAKES : HYDROGEOCHEMICAL, HYDROLOGICAL FUNCTIONING AND RESPONSE TO CLIMATE CHANGE.
Date
Friday 3 May 2019
Adresse
Université Cadi Ayyad, Faculté des Sciences Semlalia, Boulevard Prince My Abdellah, B.P. 2390, 40000, Marrakec, Maroc Tel. : +212 (0)5 24 43 46 49 Fax. : +212 (0)5 24 43 67 69 Email: fssm@uca.ma Amphi III FST Marrakech
Jury
Directeur de these |
Mme Laurence VIDAL |
Aix Marseille Université- CEREGE |
CoDirecteur de these |
M. Ali RHOUJJATI |
Université Cadi Ayyad- Laboratoire Géoressources |
Rapporteur |
M. Lhoussaine BOUCHAOU |
Université IBN ZOHR - LAGAGE |
Rapporteur |
M. GIL MAHÉ |
UMR Hydro-Sciences Montpellier / IRD, France |
Rapporteur |
M. Lahoucine HANICH |
Université Cadi Ayyad- Laboratoire Géoressources |
Examinateur |
Mme Christine VALLET-COULOUMB |
Aix Marseille Université- CEREGE |
Examinateur |
M. Abdelfattah BENKADDOUR |
Université Cadi Ayyad- Laboratoire Géoressources |
Résumé de la thèse
La région sud de la Méditerranée, située à linterface des climats aride et tempéré, est extrêmement vulnérable au changement climatique avec un fort impact sur les ressources en eaux. Le Moyen Atlas marocain, considéré comme le réservoir d'eau du Maroc, draine les plus grands fleuves du pays et possède plusieurs lacs dorigine tectono-karstique. Ces lacs peuvent être considérés comme des sentinelles des changements hydroclimatiques, à condition de comprendre les mécanismes qui régissent leur fonctionnement hydrologique en lien avec le climat actuel.
Cette thèse sest concentrée sur létude des systèmes lacustres du Moyen Atlas marocain, en particulier le Lac Azigza. Ce travail a nécessité la mise en place dun suivi hydrométéorologique mensuel et journalier (Octobre 2012 Octobre 2016) du site détude, un travail dacquisition de données physico-chimiques et isotopiques (δ18O et δ2H) des échantillons du système lacustre (lac, pluie, puits et sources), une caractérisation précise des propriétés géomorphologiques du lac, en parallèle de lélaboration dun modèle hydro-isotopique.
Les paramètres physicochimiques (T°, pH, C.E.) et chimiques (éléments majeurs), ont permis de proposer les mécanismes associés à la minéralisation des eaux lacustres et à la caractérisation des apports en eaux du bassin versant. Les eaux du système lacustre dAzigza sont alcalines avec un faciès chimique bicarbonaté calcique et magnésien. Le lac est de type monomictique chaud. Les eaux montrent une réponse saisonnière en lien avec les variations climatiques : en période humide, le lac est alimenté en partie par les eaux de précipitations par ruissellement et en partie par les eaux souterraines qui se manifestent par des résurgences de plusieurs sources aux alentours du lac.
Les données isotopiques ont permis de préciser lorigine des eaux, laltitude de recharge, le renouvellement des eaux et détablir une estimation des flux deau. Lacquisition des données journalières du niveau du lac ont mis en évidence la réponse rapide du lac aux évènements de précipitations. De plus, le suivi du niveau de lac sur la période dobservation montre une diminution denviron 4 m.
Lélaboration du modèle hydrologique, basé sur un bilan de masse, sest appuyée dans un premier temps sur la relation niveau du lac-volume-surface et les données hydro-météorologiques et les variations du niveau du lac obtenues à léchelle journalière sur la période Novembre 2014 Avril 2016. Dans un deuxième temps, le modèle hydro-isotopique basé sur les bilans moyens annuels et un bilan dynamique à léchelle journalière ont permis de simuler les variations du niveau du lac sur la période instrumentée et daboutir à la quantification des apports en eaux du bassin versant et des pertes par voie souterraine.
De façon exploratoire, le modèle hydrologique a ensuite été testé pour reconstituer les variations historiques du niveau du lac à partir dune base de données climatiques de réanalyse qui couvrent la période du siècle dernier. En prospective, lutilisation des données climatiques simulées à partir de modèles climatiques régionaux pour différents scénarios climatiques pour étudier la réponse du lac Azigza aux changements climatiques futurs est discutée.
Thesis resume
The southern Mediterranean region, at the interface between arid and temperate climates, is highly vulnerable to climate change and water availability. The Moroccan Middle-Atlas Mountains are considered as the Moroccan water tower and contains several natural lake systems of tectono-karstic origin. These lakes are often regarded as possible sentinels of hydro-climatic changes, provided that their hydrological functioning is clearly understood.
This thesis work was focused on the study of one of this Middle Atlas lake systems, Lake Azigza. The study site was monitored over a four-year period (October 2012 October 2016) for monthly and daily hydrometeorological survey of the study site, acquisition of physicochemical and isotopic (δ18O and δ2H) data of lake system samples (lake, rain, well and springs), a precise characterization of geomorphological properties of the lake, with the development of a hydro-isotopic model.
The physicochemical (T°, pH, E.C.) and chemical parameters (major elements), allowed to propose the mechanisms associated with the mineralization of lake waters and the characterization of groundwater inflow from watershed into the lake. The waters of the Azigza lacustrine system fall under the calcium-magnesium-bicarbonate category. The lake is hot monomictic type. The waters show a seasonal response to climatic variations: during wet periods, the lake is supplied by runoff water and groundwater.
The isotopic data allow to specify the origin of waters, the recharge altitude, the residence time of waters. The daily data of water level highlights the fast response of the lake to precipitation. During the whole observation period, the lake level decreased by about 4 meters.
The hydrological model, based on a mass balance, relied on a lake volume-area-level relationship and hydro-meteorological and lake level variation data over the daily observation period (November 2014-April 2016). In a second step, the hydro-isotopic model based on annual average balances and a dynamic balance at the daily time scale was used to simulate the variations of the lake level over the observation period and to quantify the contributions of the groundwater flows.
The hydrological model was then tested to reconstruct historical lake level variations using reanalysis climate data of the last century. Finally, the possible use of the model to predict future lake level up to 2100 is discussed allowing to explore the lake sensitivity to climate change.