Descriptif
English below :
Les ressources en eau disponibles pour l'humanité sont limitées et directement affectées par le changement climatique. Dans ce cours, les processus physiques et biophysiques régissant le cycle hydrologique seront présentés pour aider à comprendre comment la disponibilité de l'eau changera et comment nos méthodes de gestion devront être adaptées.
Le cycle hydrologique est étroitement lié au bilan d’énergie de la Terre et à la thermodynamique des changements de phase de l'eau. La vapeur d'eau est transportée par des processus turbulents dans l'atmosphère. A la surface, lorsque l’eau est liquide, elle se diffuse et est stockée dans un milieu poreux. Les processus biophysiques des plantes couplent les cycles de l'eau et du carbone de la Terre et confèrent également à l'hydrologie ce rôle crucial pour nos sociétés.
Ce cours fournira les connaissances nécessaires pour évaluer les informations disponibles sur l'état actuel de nos ressources en eau et fournira les outils qui permettent de comprendre les prévisions produites par les sciences climatiques et hydrologiques. Ce sont des éléments clés nécessaires pour guider les décisions de nos sociétés pour la gestion de l'eau face au changement climatique.
The water resources available to humanity are limited and affected by climate change. In this course the physical and biophysical processes governing the hydrological cycle will be presented to help understand how the availability of water will change and how our management methods will need to be adapted.
The hydrological cycle is tightly linked the Earth’s energy budget and the thermodynamics of phase changes of water. Water vapour is transported by turbulent processes in the atmosphere, while at the surface when liquid if diffuses in a porous media. The biophysical processes of plants link the Earth’s water and carbon cycles and also give to hydrology that crucial role in our societies.
This course will provide the knowledge needed to evaluate which information is available on the current state of our water resources and understand the information provided by predictions produced by the climate and hydrological sciences. These are key elements needed to guide societies decision on water management and preservation of this key resource in a changing climate.
Objectifs pédagogiques
English below :
L'objectif de ce module est de comprendre les processus physiques et biophysiques qui régissent la disponibilité de l'eau sur les continents. L'étudiant sera capable d'analyser les observations et les prévisions disponibles pour les différentes composantes du cycle de l'eau sur les continents. Ce cours fournira les outils nécessaires pour évaluer les risques pour nos ressources en eau posés par le changement climatique et les pratiques de gestion de l'eau.
The aim of this module is to understand the physical and biophysical processes which govern the water availability on continents. The student will be able to analyse the observations and predictions available for the various components of the continental water cycle. This course will provide the tools needed to evaluate the risks posed by climate change and water management practices to our water resources.
effectifs minimal / maximal:
5/50Diplôme(s) concerné(s)
- MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
- Programmes d'échange internationaux
- Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
- M2 WAPE - Eau, Pollution de l'Air et Energies
- Non Diplomant
Parcours de rattachement
Objectifs de développement durable
ODD 6 Eau propre et assainissement, ODD13 Mesures relatives à la lutte contre les changements climatiques, ODD 15 Vie terrestre.Pour les étudiants du diplôme MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
Une compréhension de base de la physique, de la thermodynamique et de la mécanique des fluides en particulier.
Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Une compréhension de base de la physique, de la thermodynamique et de la mécanique des fluides en particulier.
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Une compréhension de base de la physique, de la thermodynamique et de la mécanique des fluides en particulier.
Pour les étudiants du diplôme M2 WAPE - Eau, Pollution de l'Air et Energies
Une compréhension de base de la physique, de la thermodynamique et de la mécanique des fluides en particulier.
Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant
Une compréhension de base de la physique, de la thermodynamique et de la mécanique des fluides en particulier.
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade réduitPour les étudiants du diplôme MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
Vos modalités d'acquisition :
L'acquisition de la matière par les étudiants sera évaluée par un examen final de 2 heures. Mais l’assiduité aux petites classes fera partie de la note finale.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Vos modalités d'acquisition :
L'acquisition de la matière par les étudiants sera évaluée par un examen final de 2 heures. Mais l’assiduité aux petites classes fera partie de la note finale.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Vos modalités d'acquisition :
L'acquisition de la matière par les étudiants sera évaluée par un examen final de 2 heures. Mais l’assiduité aux petites classes fera partie de la note finale.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Pour les étudiants du diplôme M2 WAPE - Eau, Pollution de l'Air et Energies
Vos modalités d'acquisition :
L'acquisition de la matière par les étudiants sera évaluée par un examen final de 2 heures. Mais l’assiduité aux petites classes fera partie de la note finale.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 3 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant
Vos modalités d'acquisition :
L'acquisition de la matière par les étudiants sera évaluée par un examen final de 2 heures. Mais l’assiduité aux petites classes fera partie de la note finale.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Programme détaillé
English below:
Les thèmes suivants seront abordés lors du cours :
- Le cycle global de l'eau : Le cycle global de l'eau et son couplage avec les cycles de l'énergie et du carbone sont présentés.
- Observer le cycle de l'eau de la Terre : Quelles sont les observations disponibles pour quantifier le cycle de l'eau continental et quelle sont les incertitude des flux et des réservoirs observée.
- Evaporation : Ce flux est le point de tension entre la demande atmosphérique et la disponibilité de l'eau à surface. La complexité des processus régissant ce flux doit être comprise.
- La loi de Darcy : L'eau liquide à la surface réside principalement dans un milieu poreux. Sa diffusion dans un sol saturé est régie par l'équation relativement simple de Darcy.
- Aquifères : gestion des ressources à long terme : Ces réserves d'eau souterraines sont en quelque sorte notre compte d'épargne en eau et doivent être bien comprises pour une gestion judicieuse.
- La zone non saturée et les processus de ruissellement : Plus près de la surface, les sols sont principalement non saturés, ce qui ralentit la diffusion et introduit des processus plus complexes.
- Le rôle de la végétation dans le cycle de l'eau : La partie non saturée du sol est parcourue par des racines qui permettent aux plantes d'obtenir l'eau nécessaire à leur photosynthèse et donc pour l’évaporation et l'assimilation du carbone.
- L'eau, une ressource vitale pour l'humanité : Des collègues sont invités pour présenter des séminaires sur certaines des connexions clés du cycle de l'eau avec les activités humaines : alimentation, écosystèmes, économie, hydroélectricité, irrigation, tensions géopolitiques.
- Changements dans le cycle de l'eau sur le continent : Le changement climatique menace nos ressources en eau tout comme une gestion héritée d’une époque ou on pouvait encore faire l’hypothèse que la climat est stationnaire. Les changements déjà observés sont présentés et discutés.
The following topics will be covered during the lecture :
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The global water cycle : The global water cycle and its coupling to the energy and carbon cycles are presented.
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Observing Earth’s water cycle : Which observations are available to quantify the continental water cycle and how uncertain are the measured fluxes and stores.
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Evaporation : This flux is the tension point between atmospheric demand and surface water availability. The complexity of the processes governing the flux need to be understood.
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The Darcy Law : Liquid water at the surface resides mostly in a porous media. Its diffusion is governed by the relatively simple Darcy equation when the soils are saturated.
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Aquifers : managing long term resources : These below ground water reserves are our saving account and need to be well understood for a wise management.
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The unsaturated zone : Rain-runoff processes : Closer to the surface soils are mostly unsaturated, slowing down the diffusion and introducing more complex processes.
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The role of vegetation in the water cycle : The unsaturated part of the soil is traversed by roots which allow plants to obtain the water needed for their photosynthesis and thus carbon assimilation.
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Water a vital resource for mankind : Colleagues are invited to present seminars on some of the key connections of the water cycle with human activities : food, ecosystems, economy, hydropower, irrigation, geopolitical tensions.
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Changes to the continental water cycle : Climate change looms large over our water resources. The changes which can already be observed are presented and discussed.