Reconstruction des taux d'érosion et des sources de sédiments dans un grand bassin agricole du sud du Brésil à partir de mesures de radionucléides

par Pierre-alexis Chaboche

Projet de thèse en Météorologie, océanographie, physique de l'environnement

Sous la direction de Olivier Evrard.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (laboratoire) , Géochimie Des Impacts (GEDI) (equipe de recherche) et de Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    L'expansion de l'agriculture dans les années 1960 au sud du Brésil a conduit à l'accélération de l'érosion des sols et à un apport accru de sédiments aux rivières et aux lacs de la région. Ces problèmes génèrent des conséquences extrêmement dommageables tant à l'amont (ex. baisse des rendements agricoles) qu'à l'aval (transport de contaminants, envasement des cours d'eau et des barrages hydroélectriques) des bassins versants. Pour tenter de limiter l'érosion des sols, des pratiques de conservation des sols (semis direct, travail du sol parallèle aux courbes de niveau, etc.) ont été mises en œuvre à partir des années 1990. Néanmoins, on manque de données et de recul afin de quantifier leur impact sur les taux d'érosion qui restent excessifs. De plus, il convient de développer des méthodes de traçage sédimentaire permettant d'identifier les principales sources qui fournissent des sédiments aux cours d'eau de la région. La thèse proposée vise dès lors à reconstruire les taux de redistribution des sols et les sources de sédiments dans le bassin du fleuve Uruguay (~180 000 km²) qui draine la partie méridionale du Brésil, dans l'Etat du Rio Grande do Sul. Pour ce faire, des échantillons de sol seront collectés sur les versants cultivés du bassin selon la méthodologie développée dans le cadre du Réseau de Mesure de la Qualité des Sols, en France. Leur inventaire en césium-137, un radionucléide artificiel qui est retombé au sol lors des essais thermonucléaires atmosphériques des années 1960, permettra de quantifier les taux de redistribution des sols sur l'ensemble de la période de mise en culture (de 1960 à nos jours). En parallèle, des carottes sédimentaires seront prélevées dans les retenues créées par les barrages hydroélectriques installés sur le fleuve Uruguay. Elles seront datées afin de quantifier l'évolution des taux de sédimentation depuis les années 1960, et des techniques de traçage sédimentaire seront développées pour identifier les sources de sédiments et leur possible évolution au cours du temps. Cette base de données spatialisées unique permettra de valider les sorties de modèles d'érosion et de transfert sédimentaire tels que WATEM/SEDEM ou WATERSED dans le bassin versant.

  • Titre traduit

    Reconstructing soil erosion rates and sediment sources from fallout radionuclide measurements in a large agricultural river basin of Southern Brazil


  • Résumé

    In the 1960s, the expansion of agriculture in Southern Brazil led to the acceleration of soil erosion and to an increased supply of sediment to rivers and lakes of the region. These problems are associated with deleterious consequences in agricultural land (e.g. decrease of yields) and in the river systems (transport of contaminants, siltation of river channels and reservoirs). In order to reduce soil erosion, soil conservation practices (no-till, contour farming, etc.) were implemented in the 1990s. However, there is a lack of observational data to quantify their impact on soil erosion rates that remain excessive nowadays. Furthermore, there is a need to develop sediment fingerprinting techniques to identify the main sources delivering sediment to rivers in this region of the world. The objective of the proposed PhD thesis is to reconstruct soil redistribution rates and sediment source contributions in the Uruguay River basin (~180 000 km²) draining the southernmost part of Brazil, in the Rio Grande do Sul State. To this end, soil samples will be collected on hillslopes across the basin following the protocol developed in the framework of the ‘Réseau de Mesure de la Qualité des Sols' (i.e. Soil Quality Monitoring Network), in France. Soil inventories in caesium-137, an artificial fallout radionuclide emitted during the thermonuclear bomb testing in the 1960s, will be calculated to quantify the soil redistribution rates in the region during the entire cultivation period (from the 1960s until today). In parallel, sediment cores will be collected in reservoirs of hydroelectric power plants installed along the Uruguay River. They will be dated in order to quantify the evolution of sedimentation rates since the 1960s, and sediment fingerprinting techniques will be developed to identify the sediment sources and their potential evolution throughout time. This unique spatially-distributed dataset will be used to improve and validate erosion models (such as WATEM/SEDEM or WATERSED) in the river basin.