Thèse Sed-Pyro Érosion et Transport Sédimentaire dans les Pyrénées Occidentales Face au Changement Climatique H/F - Université de Bordeaux

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences et environnements
Laboratoire de recherche : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux
Direction de la thèse : Sophie LELEU ORCID 0009000469722789
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-27T23:59:59

Les vallées de montagne des Pyrenees connaissent des évolutions morphologiques rapides sous l'effet combiné du changement climatique et des pressions anthropiques historiques (aménagements hydroélectriques, extractions sédimentaires passées, modifications du couvert végétal). L'intensification attendue des épisodes hydroclimatiques extrêmes pourrait modifier profondément les dynamiques d'érosion et de transport sédimentaire (Aristide Lenzi et al., 2006 ; Antoniazza et al., 2022), avec des conséquences directes sur la continuité sédimentaire et donc écologique, la stabilité des infrastructures, la qualité des milieux aquatiques et la gestion des risques naturels. Pourtant, la variabilité pluridécennale des flux sédimentaires reste mal contrainte (Cossart et al., 2018), limitant notre capacité à distinguer les tendances de fond des fluctuations naturelles.

Ce projet de thèse vise à reconstituer et modéliser les trajectoires de transport sédimentaire dans plusieurs bassins versants montagnards de Nouvelle-Aquitaine, afin d'évaluer leur sensibilité aux forçages hydroclimatiques futurs et d'identifier les leviers de gestion favorisant la résilience des territoires.

La première phase du travail consistera à compiler des archives opérationnelles (Lamachere, 2020 ; Cros et Mazières, 2024), afin de reconstituer un enregistrement indirect mais continu des flux sédimentaires sur plusieurs décennies. Leur croisement avec les chroniques hydrologiques, climatiques et les données de terrain permettra de reconstruire des séries temporelles robustes et d'identifier les principaux contrôles hydroclimatiques et anthropiques.

Dans un second temps, un modèle spatialisé de transport sédimentaire (Argentin et al., 2025 ; Doolaeghe et al. ; Pitscheider et al.) sera développé et calibré à partir de ces données historiques et d'observations morphologiques. Ce modèle permettra de simuler la production, le transit et le stockage des sédiments à l'échelle du bassin versant, en intégrant la connectivité sédimentaire et les discontinuités liées aux ouvrages. Une attention particulière sera portée à la variabilité interannuelle et aux événements extrêmes, afin de mieux représenter les mécanismes responsables des pulses sédimentaires.

Enfin, le modèle sera forcé par des projections hydroclimatiques issues des jeux de données régionaux de référence, afin d'explorer différents scénarios d'évolution des régimes hydrologiques. Ces simulations permettront d'évaluer les trajectoires possibles des systèmes fluviaux montagnards à l'horizon 2050-2100, d'identifier les secteurs les plus sensibles à l'augmentation des aléas érosifs ou à l'aggradation, et d'analyser l'effet potentiel de différentes pratiques de gestion des ouvrages (modalités de purge, gestion des prises d'eau).

Le projet ambitionne de produire des outils opérationnels d'aide à la décision. Les cartes de sensibilité et scénarios produits pourront appuyer les politiques publiques en matière de continuité sédimentaire, de prévention des risques et d'adaptation au changement climatique, en cohérence avec les stratégies régionales de transition environnementale.

En combinant analyse rétrospective, modélisation prospective et collaboration étroite avec les gestionnaires de terrain, cette thèse contribuera à une meilleure compréhension des dynamiques sédimentaires en contexte montagnard anthropisé, et à l'élaboration de trajectoires d'adaptation fondées sur la connaissance scientifique.

Les systèmes fluviaux montagnards sont caractérisés par une forte variabilité hydrosédimentaire et une sensibilité accrue aux événements extrêmes. Le changement climatique pourrait intensifier les crues et modifier les régimes hydrologiques saisonniers, affectant la production et le transfert des sédiments. Par ailleurs, les aménagements hydroélectriques ont profondément transformé la continuité sédimentaire, induisant des phénomènes d'incision ou d'aggradation. Malgré de nombreux travaux sur les processus élémentaires, notamment dans les Alpes (par ex. Camenen et al., 2020 ; Liébault et al., 2012 ; Marston et al., 2003 ; Ariagno et al., 2022 ; Cossart et al., 2018 ; Fabre et al., 2024 ; Thollet et al., 2021), et dans les Pyrénées espagnoles à travers des approches hydrologiques, géomorphologiques et de modélisation (Valero-Garcés et al., 1999 ; García-Ruiz et al., 2008 ; Nadal-Romero et al., 2008 ; López-Tarazón et al., 2009 ; LanaRenault et al., 2009 ; Nadal-Romero et al., 2010 ; Nadal-Romero et al., 2012 ; Regüés et al., 2013 ; Herrero et al., 2017 ; Peris Cabré et al., 2023), la variabilité pluridécennale des flux et leurs trajectoires futures restent insuffisamment contraintes, notamment faute de séries longues. Côté français, les études disponibles demeurent rares et fragmentaires, généralement centrées sur des périodes courtes ou sur des tronçons spécifiques (Serrat et al., 1999 ; Oeurng et al., 2010 ; Oeurng et al., 2011 ; Yassine et al., 2018 ; Yassine et al., 2020 ; Yassine et al., 2023), tandis que d'autres travaux abordent les Pyrénées à des échelles de temps géologiques liées au tectonisme et à l'orogenèse (Sinclair et al., 2005 ; Morris et al., 2008 ; Bernard et al., 2021 ; Ortiz et al., 2022), sans éclairer directement le fonctionnement hydrosédimentaire contemporain. L'exploitation d'archives constitue ainsi une opportunité pour combler ce déficit de connaissance.

L'objectif principal est de reconstituer, analyser et modéliser les trajectoires de transport sédimentaire dans plusieurs bassins versants montagnards de Nouvelle-Aquitaine. Il s'agit de :
- 1/ reconstituer l'historique du transport sédimentaire dans les bassins versants étudiés, en mobilisant des données d'archives et des observations de terrain. Cette approche permettra d'identifier les périodes clés de transfert sédimentaire et d'en caractériser les volumes et les types de matériaux mobilisés.
- 2/ monitorer et de cartographier les zones d'érosion et de dépôt sédimentaire le long des tronçons de rivière sélectionnés, à l'aide d'observations de terrain, de relevés topographiques et d'acquisitions par drone. Ces analyses permettront de caractériser spatialement les secteurs sources de sédiments et les zones d'aggradation, et d'en comprendre les contrôles hydrologiques et morphologiques.
- 3/ développer et de calibrer des modèles de transport sédimentaire à l'échelle des bassins versants, capables de reproduire les dynamiques passées. Ces modèles seront ensuite utilisés pour simuler des scénarios d'évolution future du transport sédimentaire, intégrant des hypothèses de changement climatique et de gestion des ouvrages. L'objectif final est de fournir des outils et des connaissances directement mobilisables par les gestionnaires pour anticiper les évolutions, optimiser les stratégies de gestion sédimentaire et contribuer à la mise en oeuvre de la continuité écologique.

La démarche combinera analyse rétrospective et modélisation prospective. Une base de données des volumes sédimentaires extraits sera constituée à partir des données d'archive et harmonisée. Ces données seront croisées avec des chroniques hydrologiques et climatiques afin d'identifier les relations statistiques et les seuils de mobilisation. Des analyses spatiales permettront de caractériser la connectivité sédimentaire à l'échelle des bassins versants. Sur cette base, un modèle de transport sédimentaire semi-distribué sera développé et calibré, intégrant production, transit, stockage et discontinuités anthropiques. Le modèle sera ensuite forcé par des projections hydroclimatiques régionales afin de tester différents scénarios d'évolution.

Master 2 (ou équivalent) en géologie, géographie physique, géomorphologie, hydrologie, sciences de la Terre ou environnement. Solides compétences en analyse de données environnementales, traitement statistique, SIG et Python. Intérêt pour la modélisation et capacité à travailler à l'interface entre recherche académique et acteurs opérationnels. Goût pour le travail de terrain en milieu montagnard est un plus.

Les auditions des candidats retenus se feront entre le 27 mai et le 3 juin 2026, avant une présentation imposée à l'Ecole doctorale ED SE entre le 23 et 25 juin 2026