Couplage de Sénèque avec un modèle hydrologique à bases physiques et perspectives en matière d’impact du changement climatique

Le fonctionnement des hydrosystèmes continentaux, sous son double aspect de l’hydrologie et de la biogéochimie (nutriments, carbone, O2), définit la ressource en eau (en terme de quantité et qualité respectivement). La difficulté que pose son étude est d’intégrer les nombreux processus en jeu le long du continuum aquatique, et de comprendre l’influence respective de leurs différents forçages physico−chimiques. La modélisation s’impose comme outil privilégié pour de telles études, et le PIREN−Seine est à la pointe de la recherche dans ce domaine grâce au modèle Sénèque (Billen et al., 1994; Garnier et al., 1995), qui couple un modèle hydrologique au modèle écologique RIVE à l’échelle du bassin de la Seine tout entier. Ce modèle Sénèque a notamment permis de démontrer l’importance du régime hydrologique (débit, vitesse et profondeur du cours d’eau, qui conditionnent la dilution des nutriments, la sédimentation et les temps de rétention, et qui sont fortement contrôlés par le climat et la morphologie du bassin) sur les mécanismes de transfert et transformation des principaux éléments biogènes (C, N, P, Si), en particulier lorsqu’ils sont soumis à de fortes pressions anthropiques directes, comme l’agriculture ou les pollutions urbaines (Billen et al., 1994; Billen & Garnier, 1997). Le régime hydrologique, directement soumis au climat, est particulièrement important pour le fonctionnement biogéochimique des hydrosystèmes continentaux dans le cadre du changement climatique. En effet, la réalité d’un tel changement à la suite de l’augmentation des gaz à effet de serre fait l’objet d’un consensus de plus en plus large (Houghton et al., 1996). Dans ce cadre prospectif, il est important de disposer d’un modèle transférable à des conditions climatiques et d’anthropisation variées. La principale faiblesse de Sénèque à ce niveau est sa fonction de production des écoulements, puisque les bilans hydriques y sont contrôlés de manière complètement implicite par quatre paramètres, qui traduisent les effets conjugués du sol, du sous−sol et de la végétation sur les écoulements. Ils doivent donc être calibrés empiriquement, et dépendent notamment du climat considéré.