Système multi-modèle hydrogéologique national : AquiFR

Système multi-modèle hydrogéologique national  : AquiFR

Contexte et enjeu

Le projet Aqui-FR soutenu par l'ONEMA vise à capitaliser les efforts de modélisations hydrogéologiques régionales déjà réalisées sur les bassins versants français dans une structure pérenne utilisable en opérationnel pour le suivi et la prévision de la ressource en eau souterraine. Un des principaux objectifs du projet est d’améliorer (voire de permettre) la diffusion opérationnelle d’informations sur le suivi et la prévision de l'état quantitatif des aquifères et des flux échangés avec la surface. Pour cela, des partenaires hydrogéologues (BRGM, Mines-Paristech, Métis, LHYGES et Géosciences Rennes), numériciens (CERFACS) et prévisionnistes-spécialistes des échanges surface-atmosphère (Météo-France), se sont rassemblés dans le but de réunir les applications hydrogéologiques existantes dans un système multi-modèle hydrogéologique qui fournira des informations à l'échelle nationale. Dans un premiers temps, ces modélisations hydrogéologiques seront constituées de modélisations régionales de bassins sédimentaires ou alluviaux caractérisées par la simulation explicite d’aquifères pouvant être multicouches et la représentation des échanges nappe- rivière (modèles HPP-INV du LHYGES, MARTHE du BRGM, MODCOU de Mines-Paristech), ou des modèles conceptuels représentant les aquifères karstiques (modèles TEMPO du BRGM, KDM de Métis), donnant des informations sur les stocks en eau souterraine et leur interaction avec les eaux de surface (Figure 1). En parallèle, un effort particulier est mené sur les aquifères de socle pour lesquels Géosciences Rennes a déjà développé des modélisations simplifiées qui sont en train d’être généralisées et étendues à l’échelle régionale (Figure1).

Figure 1 Extension des aquifères qui pourront être intégrés dans le système hydrogéologique national

Le projet vise aussi à favoriser l'amélioration de ces modèles régionaux. Une première piste consiste à améliorer l'estimation de la recharge, via une meilleure estimation de l'évapotranspiration. Dans ce but, on testera l'utilisation d'un schéma de surface, ce qui permettra une estimation homogène à l'échelle nationale. D'autres développements sont à l'étude, comme l'assimilation de données pour corriger les états initiaux pour les prévisions.

Le déploiement de ce système multi-modèle hydrologique national permettra tout d'abord de réaliser une simulation rétrospective longue durée. Puis, il sera utilisé pour le suivi en temps réel et la prévision à quelques jours (~ 10 jours) jusqu’à l’échelle saisonnière (~ 3 mois) des niveaux des aquifères et des cours d’eau associés, chaque situation pouvant alors être comparée aux situations historiques déjà rencontrées. Ce système multi-modèle pourra aussi être mobilisé pour mener des études d’impact de changement climatique sur la ressource en eau au fur et à mesure de la disponibilité des nouvelles projections.

La diffusion de ces résultats nécessitera un déploiement dans le Système d’Information sur l’Eau, qui pourra s’appuyer sur des structures existantes (BSH, ADES etc.), mais  qui devra être adapté aux résultats 4D que peuvent fournir ces modèles.

Exploitation du projet AQUIFR

Ce système multi-modèle hydrogéologique a pour objectif de fournir des informations fines à l’échelle nationale, notamment compatibles avec les masses d’eau de la DCE, en se basant surapplications détaillées à l’échelle régionale, alimentées soit par des analyses météorologiques temps réel, soit par des prévisions météorologiques. Cinq types d’applications sont actuellement envisagés :

• Ré-analyse historique : il s’agira d’une simulation qui fournira pour la première fois et de façon homogène à l’échelle de la France, l’évolution des aquifères et des flux échangés sur une période de plus de 60 ans. De façon similaire à ce qui est fait dans l’application Safran/Isba/Modcou (SIM, http://www.cnrm.meteo.fr/spip.php?article424), cette simulation permettra d’estimer les normales climatiques, qui pourront alors être utilisées pour caractériser les situations hydrogéologiques.
• Suivi temps réel : (application opérationnelle de fréquence quotidienne). Cette application fournira une vision nationale de l’état des eaux souterraines. Le développement d’indicateurs adaptés permettra de caractériser la situation de la ressource en temps réel, en complément des observations sur l’état du milieu. Ces indicateurs pourront alors être intégrés dans le bulletin de suivi hydrologique sous la responsabilité des différents contributeurs (BRGM pour la partie eau souterraine).
• Prévision saisonnière : (application opérationnelle de fréquence mensuelle). Il s’agit de prévisions basées sur un ensemble de prévisions météorologiques. Cette application fournira des prévisions de l’état des nappes, de leurs apports aux rivières et de débits d’étiage à 3 mois d’échéance.
• Projections climatiques : (fréquence irrégulière, en fonction de la disponibilité des projections climatiques désagrégées et des besoins). Cette application permettra de donner une information actualisée sur l’impact du changement climatique sur les eaux souterraines et sur leurs rétroactions avec la surface, toute chose étant égale par ailleurs (sans adaptation de l’occupation des sols ni des prélèvements notamment). L’objectif de ces projections est de permettre la diffusion à l’échelle nationale de l’amplitude des impacts du changement climatique au fur et à mesure des avancées en matière de projection climatique.

Droits et usages

Le système multi-modèle hydrogéologique national étant construit à partir  des applications hydrogéologiques existantes, chacun des partenaires doit préalablement s’assurer que ces applications sont libres de droit, et qu’ainsi, les résultats du modèle seront accessibles aux acteurs publics. Des conventions permettront de clarifier ces points.

Contacts
Florence Habets - UMR 7619 Métis (florence.habets@upmc.fr)
Bénédicte Augeard - Onema
Nadia Amraoui - BRGM
Thierry Morel  - CERFACS
Jean-Raynald de Dreuzy - Géosciences Rennes
Philippe Ackerer - LHYGES
Eric Martin - CNRM-GAME
Jean-Michel Soubeyroux - Météo France
Pascal Viennot - Mines-Paristech