Vus d'en haut, les plus grands fleuves du monde se reconnaissent à leurs courbes sinueuses. Mais comment ces formes se forment-elles, se modifient-elles avec le temps et est-ce important ? Nous nous sommes tournés vers notre expert en système fluvial, Carmelo Juez.

L'eau coule vers le bas et, ce faisant, suit le chemin de moindre résistance. Et au fil du temps, le débit d'une rivière peut se frayer un chemin à travers les montagnes à la poursuite de cette trajectoire descendante. Il semble donc contre-intuitif qu'ils deviennent souvent plus longs et plus sinueux avec le temps, plutôt que plus droits.

Mais selon Juez, c'est une idée fausse que les rivières doivent suivre un chemin droit des pentes vers les basses terres. Les rivières développent des virages et des méandres, augmentant la résistance et réduisant les pentes des canaux, pour gérer l'énergie de l'eau lorsqu'elles traversent les plaines inondables.

"La géométrie de ceux-ci minimise la dépense d'énergie à chaque section de la rivière. Pensez à descendre une montagne, vous pouvez descendre tout droit mais il faut moins d'effort pour descendre en zigzag", explique Juez. Lorsqu'une rivière coule, elle entraîne des sédiments avec elle, érodant certaines berges et en renforçant d'autres.

"Les seules rivières à géométrie uniforme et régulière sont artificielles. Ce sont des rivières qui ont été canalisées pour des infrastructures civiles, comme la protection contre les inondations, ou pour gagner des terres agricoles", résume Juez.

Un chemin long et sinueux

Alors, qu'est-ce qui détermine spécifiquement la forme d'une rivière et comment cela peut-il changer avec le temps ? Le trajet d'un cours d'eau est principalement influencé par deux facteurs clés appelés "régimes" :le débit et les sédiments.

Le régime d'écoulement concerne le débit et le moment de l'écoulement de l'eau, influencés par des variables climatiques telles que les précipitations et la température de l'air. Alors que la quantité, le type et le moment du dépôt de sédiments, ainsi que la topographie locale, influencent également le tracé de la rivière, tout comme l'interaction entre les sédiments et l'eau.

Les travaux antérieurs de Juez dans le cadre du projet SEDILAND, soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, ont mis en évidence la sensibilité de ces processus dynamiques aux changements d'utilisation et d'occupation des sols.

En analysant 15 années d'enregistrements hydrologiques et sédimentaires de quatre bassins versants des Pyrénées espagnoles présentant des caractéristiques géophysiques similaires, l'analyse de Juez a suggéré que l'utilisation des terres et l'occupation des sols déterminent les échelles de temps des changements des régimes sédimentaires.

Comme SEDILAND l'a également souligné, les changements d'occupation et d'utilisation des sols peuvent soit favoriser, soit entraver la résistance au changement climatique, qui peut modifier le débit des cours d'eau et le dépôt de sédiments.

"Le changement climatique fait varier le moment des précipitations saisonnières, de la fonte des neiges ou de la fonte des bassins glaciaires, provoquant des inondations qui peuvent éroder les berges. Il peut également affecter la production de sédiments - avec des bassins plus secs, des actions thermodynamiques plus extrêmes, des changements dans les cycles de givrage et de fonte - livraison de sédiments dans les systèmes fluviaux », ajoute Juez. "Si ces événements deviennent plus fréquents et prolongés, ils modifieront la forme et le trajet des rivières."

Mais il ne s'agit pas d'un processus linéaire, car les changements d'affectation des terres, parfois en tant qu'actions d'atténuation du changement climatique, peuvent eux-mêmes avoir des conséquences imprévues. Par exemple, une étude a rapporté qu'une expansion de la forêt d'un bassin versant dans les Pyrénées espagnoles a brusquement appauvri le lit de la rivière en sédiments.

Prévision des systèmes fluviaux de haute technologie

Auparavant, la morphologie du lit de la rivière et les caractéristiques du régime sédimentaire étaient étudiées le long de sections de rivière de différentes longueurs, avec des sites sélectionnés en fonction des changements de couverture terrestre, tels que le boisement ou le pâturage.

"Étant spécifiques au site, les données étaient limitées. De nos jours, les véhicules aériens sans pilote combinés à des algorithmes d'apprentissage automatique peuvent lier les causes et les conséquences des changements localisés du système fluvial aux perturbations globales à long terme. Je m'attends à ce que la modélisation probabiliste nous donne bientôt encore plus vision précise et holistique », conclut Juez.

Ainsi, les méandres complexes d'une rivière racontent l'histoire du paysage environnant et du climat, et où la rivière pourrait serpenter ensuite. + Explorer plus loin

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