Fonctionnement hydro-climatique de trois rivières est-africaines et impacts sur les transferts de carbone le long du continuum terre-mer

Hydro-climatological functionning of three East-African Rivers and impact on carbon transfer along the land-sea continuum

• Auteur / Autrice : Fantine Nivet
• Direction : David Williamson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 07/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'océanographie et du climat : expérimentations et approches numériques (Paris ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Damien Cardinal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Ciais, Arnaud Huguet, Mercédès Mendez-Millan-Gonzalez, Patricia Moreira Turcq
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Balesdent, Marc Benedetti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse géochimique

Eau -- Teneur en carbone

Bassins hydrographiques

Hydrologie fluviale

Mots clés libres

Afrique de l'Est

Carbone

Hydrologie

Géochimie

Bassin versant

Transfert amont-aval

East Africa

Carbon

Hydrology

Geochemistry

River basin

Upstream to downstream transfer

Résumé

La compréhension et la simulation des impacts du changement climatique et socio-économiques sur les ressources de la zone intertropicale sont des enjeux scientifiques majeurs. Le fonctionnement hydrologique et les transferts de carbone le long des rivières tropicales, et les impacts de la circulation atmosphérique tropicale sur ces processus, sont encore peu compris mais déterminants vis-à-vis de la gestion des ressources. Pour répondre à ces objectifs, des échantillons d’eau, de sols, de sédiments et de matières en suspensions ont été prélevés et analysés dans trois bassins versants d’Afrique de l’Est, situés le long d’un transect latitudinal recoupant la trajectoire de la Zone de Convergence Intertropicale, en Mars et en Octobre-Novembre 2016. En période de hautes-eaux, les trois rivières sont principalement alimentées par le ruissellement de surface et leur signature isotopique permet de remonter à l’origine des vapeurs précipitantes. En période de basses-eaux, les trois rivières ont leur propre fonctionnement hydrologique lié aux caractéristiques internes du bassin. Le carbone fourni par les apports latéraux (altération des roches et érosion des sols) dépend du contexte géologique, géomorphologique et hydro-climatique et de l’utilisation des terres. La production primaire in situ croît d’amont en aval et produit une grand part du carbone organique particulaire. Les impacts climatiques et anthropiques sur les flux de carbone sont déjà observés sur les bassins et risquent dans le futur de renforcer la dégradation du sol et des stocks de carbone et d’augmenter la production de carbone organique dans les rivières via l’activité biologique.

Understanding the biogeochemical response of tropical rivers to climate and socio-economic changes is a key scientific challenge. In such context, however, the hydrological functioning and transfer of carbon along tropical rivers – and the potential control of the tropical atmospheric circulation features – remain poorly documented and understood. To address this challenge, water, soil, sediment and suspended matter samples were collected in March and in October-November 2016 over three rivers basins from East Africa, located along a latitudinal transect across the Intertropical Convergence Zone and analysed for their chemical, isotopic and carbon compositions. Depending on internal characteristics of each basin, the three rivers have their own hydrological functioning identified during the low-water period. During the high-water period, all the rivers are mainly supplied by runoff and their isotopic signatures allow to reconstruct the origin of rains. The carbon originated from lateral inputs (rock weathering and soil erosion) depend on the geological geomorphological characteristics, on the hydro-climatological context, and on surrounding land use activities. In addition, the in situ primary production increases from upstream to downstream and provides an important part of the particulate organic carbon to the river. The carbon fluxes of the three basins are already impacted by climate and socio-economic patterns, and such impacts will most likely increase in the future. This will result on an increase of soil degradation and a decrease of carbon storage over the basins and an increase the production of organic carbon in streams by biological activities.