No document available.
Abstract :
[fr] L’évolution des versants est le résultat de l’action combinée des processus d’altération etde transport sédimentaire. Même si il est généralement admis que l’efficacité de ces processusvarie en fonction du climat, la quantification de l’influence climatique sur l’érosion des versantsreste encore peu développée aujourd’hui. S’inscrivant dans cette problématique, notre étudeest consacrée au développement d’un nouveau modèle numérique d’érosion des versants, ayantpour objectif de mieux représenter, à différentes échelles de temps, les multiples aspectsdu contrôle climatique sur les processus de transport de sol. Ce modèle numérique permet desimuler l’évolution de l’épaisseur de sol et du relief à l’échelle d’un versant; il repose sur uneparamétrisation simple de la production de sol couplée à une paramétrisation multi-processusdu transport de sol, qui comprend plusieurs variables en étroite relation avec le climat (débitde ruissellement, épaisseur de couche active). Le calcul de ces variables est réalisé sur base deséries temporelles de précipitation et de température avec l’aide d’un modèle de transfert dechaleur et d’un modèle de bilan hydrologique. Le comportement du modèle a été étudié au traversde quelques exemples génériques et d’analyses de sensibilité. Les résultats obtenus montrentdes différences significatives dans la façon dont se comporte chaque processus de transport sousconditions climatiques variables, et également dans la manière dont chaque processus affectel’érosion globale des versants. Ces résultats mettent ainsi en lumière l’importance de la paramétrisationmulti-processus du transport de sol dans la modélisation de la réponse des versantsaux changements climatiques. Nous avons également développé une méthode associant le modèled’érosion de versant à un algorithme d’inversion (Neighbourhood Algorithm). Cette méthode apermis de caractériser de manière quantitative l’évolution des versants ardennais (NE Belgique)lors du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, sur base d’un scénario climatique simple et de nombreusesdonnées topographiques et d’épaisseurs de sol. Les résultats de l’inversion produisentdes prédictions en accord avec certaines observations sur la morphologie des versants ardennaisainsi qu’avec des taux d’érosion estimés indépendamment sur base de concentrations en isotopescosmogéniques, même si on montre que la distribution actuelle des épaisseurs de sol ne renfermepas assez d’information pour déterminer entièrement les taux de production et de transport desol lors des périodes froides et tempérées du dernier cycle climatique. Les résultats de l’inversionsuggèrent des taux de transport de sol bien plus élevés lors de la période froide que lors de lapériode tempérée, produisant une succession de systèmes limités par la production de sol d’unepart (période froide), et par le transport de sol d’autre part (période tempérée). Un pic de transportde sol est prédit lors des transitions entre ces périodes. Les résultats laissent égalementsuggérer qu’un équilibre dynamique en terme d’épaisseur de sol a été récemment atteint dansles parties convexes des versants, alors que des sols peu épais observés dans les parties concavespourraient correspondre à des traces de la distribution des épaisseurs de sol qui prévalait lors dela dernière glaciation./Hillslope evolution results from the combined action of weathering and sediment transportprocesses, which are thought to be both influenced by climate. Yet, the strength and nature ofthe connection between climate and hillslope erosion remain poorly understood at a quantitativelevel. In this study, we present a new numerical model of soil production and transport, whichaims to better represent, at different time scales, the climate control on soil transport. Thenumerical model operates at the scale of a single hill and predicts the rates of soil thicknessand elevation change, by using a simple parametrization of soil production and a multi-processparametrization of soil transport which includes climate-dependent variables (overland flow dischargeand active-layer depth). Simple ground heat transfer and water balance models are usedfor calculating these variables from time-series of precipitation and temperature. The behaviourof the model has been studied through a few simulation examples and sensitivity analysis. Theresults highlight the importance of considering multi-process parameterization of soil transportwhen modelling the response of the hillslope system to climate variations, as these results displaysignificant differences on how each transport process behaves under various climatic conditionsand on how each process affect the evolution of the system. Our numerical model has alsobeen combined with an inversion scheme (Neighbourhood Algorithm) to extract quantitative informationon the evolution of hillslopes in the Ardenne (Belgium, NW Europe) during the LastGlacial-Interglacial Cycle, using a simple climatic scenario and a unique set of topographic andsoil thickness data. Model predictions based on inversion results are consistent with independentobservations on hillslope morphology and cosmogenic nuclide-derived erosion rates, although theinversion results show that soil production and transport rates under both the cold and warmphases of the last climatic cycle cannot be fully constrained by the present-day soil thicknessdistribution. The inversion results suggest that soil transport is by far more efficient duringthe cold climatic phase than during the warm phase, resulting in the succession of weatheringlimited(cold phase) and transport-limited (warm phase) systems. Maximum soil transport ratesare predicted during the transitions between the cold-warm phases. The results also suggestthat a soil thickness dynamic equilibrium has been recently reached on convex regions of thehillslopes, while shallow soils found in convergent areas may be the relics of the soil thicknessdistribution that formed during the cold phase.
