Nilo Alberto Lima Quispe, qui avait démarré sa thèse CECC en alternance entre la Bolivie et la France en 2021, a soutenu le 24 septembre 2025 à l’Université Grenoble Alpes :
Modélisation intégrée du bilan hydrique du lac Titicaca : un cadre pour identifier les facteurs de variabilité et atténuer les risques de sécheresses et d’inondations
Cette thèse présente un cadre de modélisation intégré pour les grands lacs peu instrumentés afin d’identifier les facteurs clés de leur équilibre hydrique et d’atténuer les risques hydrologiques. Elle démontre que la modélisation conjointe des processus naturels et de la gestion de l’eau permet de mieux quantifier des fluctuations du niveau des lacs et s’évaluer les stratégies visant à atténuer les risques de sécheresse et d’inondation. Le lac Titicaca, un grand lac exoréique situé à 3810 m d’altitude dans les Andes tropicales et partagé entre le Pérou et la Bolivie, est utilisé comme étude de cas. En 1993, ces deux pays ont prévu de réguler les débits sortants, mais la mise en œuvre est restée bloquée malgré la construction d’une vanne entre 2000 et 2002, en raison de priorités contradictoires et de l’incertitude quant à l’efficacité et aux compromis. Le cadre de modélisation, basé sur les modèles conceptuels du WEAP, est mis en œuvre à un pas de temps quotidien pour la période 1982-2016. Il prend en compte les apports des bassins versants en amont, les précipitations directes et l’évaporation sur le lac, ainsi que les débits sortants en aval. Les apports de neige et de glace ainsi que les prélèvements pour l’irrigation sont également pris en compte. L’évaporation du lac est estimée à l’aide de la méthode Penman, en tenant compte du stockage de la chaleur. Le modèle est forcé avec des ensembles de données maillées provenant d’observations au sol et d’ERA5-Land. La performance est évaluée en utilisant le bilan de masse glaciaire géodésique, le débit des cours d’eau et les données sur le niveau du lac. En utilisant le modèle intégré de référence, les stratégies de gestion du débit sortant sont évaluées pour atténuer les sécheresses et les inondations. Ainsi, deux stratégies de déversement sont envisagées : une stratégie naturelle et une stratégie régulée. L’évaluation est réalisée dans des conditions climatiques observées et futures. Les climats futurs sont basés sur les projections de 21 MCG CMIP6 pour la période 2036-2070 selon les scénarios SSP2 et SSP5. L’efficacité de la stratégie est évaluée au moyen d’indicateurs de risque représentant l’intensité, la durée et la fréquence des sécheresses et des inondations. Ces indicateurs couvrent à la fois la zone côtière et les zones en aval, ce qui permet d’analyser les compromis associés à la régulation. Un bilan hydrique avec une erreur de fermeture minimale est obtenu sans facteurs d’échelle, ce qui suggère une réduction de l’incertitude dans les composants clés – précipitation et évaporation. Les résultats montrent que les fluctuations du niveau du lac sont principalement dues aux précipitations directes sur le lac et les bassins versants en amont, ainsi qu’à une forte évaporation. Pour la période historique la régulation des débits sortants peut atténuer efficacement les sécheresses et les inondations, en particulier dans les zones en aval. Les inondations dans la zone côtière peuvent également être réduites avec des effets négatifs minimes sur les conditions de sécheresse. Cependant, l’efficacité de la régulation diminue dans les scénarios climatiques futurs, en particulier pour les sécheresses. Dans les conditions climatiques projetées pour 2036-2070, les niveaux d’eau du lac Titicaca pourraient diminuer progressivement, entraînant des sécheresses quasi permanentes et le passage à un système endoréique. Sur la base des résultats obtenus dans le lac Titicaca, la thèse examine comment les défis scientifiques de la modélisation intégrée sont abordés, notamment le contexte transfrontalier, la complexité du modèle, la réconciliation des échelles spatiales et temporelles, ainsi que les limitations méthodologiques. Enfin, la thèse souligne la nécessité de compléter l’approche adoptée (descendante) par une participation plus importante et plus active des parties prenantes (ascendante) dans les étapes futures.
