Vers une hydrogéologie 4D

Bien qu'invisibles, les eaux souterraines jouent un rôle essentiel pour la société en tant que source d'eau potable ou pour les écosystèmes en fournissant un débit de base aux rivières, mais elles sont également confrontées à des défis importants en termes de contaminations. Caractériser les réservoirs d'eau souterraine avec leur hétérogénéité spatiale et leur évolution temporelle est donc crucial pour leur gestion durable.

Durant 4 ans, le réseau Européen ITN ENIGMA (2017-2021) a formé 15 doctorants sur les nouvelles techniques de suivi et d’imagerie des systèmes hydrogéologiques, permettant une vision dynamique et spatialement résolue des milieux souterrains. Ce projet coordonné par le CNRS-INSU (voir encadré) s’appuyait sur les sites hautement instrumentés du SNO H+ (infrastructure OZCAR) et les principaux observatoires hydrogéologiques en Europe.

Dans cet article, une équipe de recherche identifie les processus hydrogéologiques pour lesquels une approche couplant la surveillance de la variabilité spatiale et temporelle, y compris l'imagerie 4D, est nécessaire : (1) les flux d'eau souterraine qui contrôlent (2) les processus de transport, de mélange et de réaction des solutés, (3) la dynamique de la zone non-saturée et (4) l'interaction entre l'eau de surface et l'eau souterraine à l'interface entre différents compartiments de la zone critique. L’étude met en évidence les innovations récentes dans ce domaine et préconise une caractérisation plus systématique de la nature dynamique des processus de subsurface. Ceci passe notamment par une harmonisation des bases de données ouvertes pour stocker les ensembles de données hydrogéologiques dans leurs composantes quadridimensionnelles, afin de répondre aux questions scientifiques émergentes et d'aborder les principaux enjeux sociétaux.