Géographie de l'eau

Nom officiel de l'unité de formation. – Eau et espace

Lieu d'enseignement. – Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse

Année universitaire. – 2007-2008

Résumé. – L'objectif de cet enseignement était de présenter le cycle de l'eau et les enjeux actuels et futurs autour de cet élément vital. J'ai eu en charge les cours magistraux et les travaux dirigés divisés deux groupes. Le cours magistral que j'ai élaboré, était organisé autour de huit chapitres faisant un rapide panorama de la géographie du cycle de l'eau : (1) une introduction générale sur la définition du cycle ; (2) un chapitre sur les précipitations ; (3) un chapitre sur les océans ; (4) un chapitre sur les eaux souterraines ; (5) un chapitre sur les lacs ; (6) un chapitre sur les cours d'eau ; (7) un chapitre sur les glaces et les glaciers ; (8) une conclusion générale ouvrant sur l'analyse systémique et sur la notion de géosystème.

Plan du cours.
Chapitre 1. Introduction générale. Eau et espace
1.1. Définitions préliminaires
1.1.1. La définition de l'eau
1.1.2. L'hydrologie
1.1.2.1. Définitions
1.1.2.2. Les écoles hydrologiques
1.1.3. La définition de l'espace
1.2. La géographie de l'eau
1.2.1. Géographie et cycle de l'eau
1.2.1.1. Le cycle de l'eau. L'organisation globale
1.2.1.1.1. L'importance du cycle de l'eau
1.2.1.1.2. Les perturbations du cycle de l'eau
1.2.1.2. Le cycle de l'eau. L'organisation locale
1.2.2. Géographie physique et eau
1.2.2.1. La carte
1.2.2.2. La liste des entités spatiales à apprendre
1.2.2.2.1. Les grands fleuves
1.2.2.2.2. Les grands lacs
1.2.2.2.3. Les grands océans et les grandes mers
1.2.2.2.4. Les grands canaux interocéaniques
1.2.2.2.5. Les grandes montagnes et chaînes montagneuses 1.2.3. Géographie humaine et eau
1.3. La répartition inégale de l'eau
1.3.1. La répartition des climats
1.3.2. L'eau et les hommes
1.3.2.1. Les paradoxes
1.3.2.2. L'utilisation de l'eau
1.3.2.3. La pollution de l'eau
1.3.2.3.1. La pollution des cours d'eau
1.3.2.3.2. La pollution atmosphérique
1.3.2.3.3. La pollution océanique
1.3.2.4. La transformation de l'espace pour mobiliser les ressources en eau
1.3.2.4.1. L'irrigation
1.3.2.4.2. Le creusement de puits
1.3.2.4.3. Les barrages
1.3.2.4.4. La désalinisation de l'eau de mer
1.3.2.5. La géopolitique de l'eau
1.3.2.5.1. Eau et tensions internationales
1.3.2.5.2. Eau et mondialisation
1.4. L'intérêt du sujet
1.5. Organisation du cours
1.6. Annexes
1.6.1. Définitions
1.6.2. Quelques tableaux de synthèse
Chapitre 2. Les précipitations
2.1. Définitions
2.1.1. La climatologie et la météorologie
2.1.2. L'atmosphère
2.1.2.1. La structure de l'atmosphère
2.1.2.2. La dynamique atmosphérique
2.1.2.2.1. Le champ de pression au sol
2.1.2.2.2. La circulation générale de l'atmosphère (C.G.I.)
2.1.2.2.3. Les masses d'air
2.1.2.2.3.1. L'air arctique
2.1.2.2.3.2. L'air polaire
2.1.2.2.3.3. L'air tropical
2.1.2.2.3.4. L'air équatorial
2.1.2.2.4. Les fronts et la nébulosité
2.1.2.2.4.1. Les fronts atmosphériques
2.1.2.2.4.1.1. La perturbation
2.1.2.2.4.1.2. La perturbation « norvégienne »
2.1.2.2.4.1.3. Les perturbations de fronts froids
2.1.2.2.4.1.4. Les perturbation des zones intertropicales
2.1.2.2.4.1.5. Les gouttes froides
2.1.2.2.4.1.6. Les orages
2.1.2.2.4.2. La nébulosité
2.1.2.2.4.2.1. La formation des nuages
2.1.2.2.4.2.2. La classification universelle des nuages
2.1.2.2.4.2.3. Le mécanisme de saturation
2.1.2.2.4.2.3.1. Le mélange de deux masses d'air
2.1.2.2.4.2.3.2. Le refroidissement par contact
2.1.2.2.4.2.3.3. Le refroidissement par ascendance et détente
2.1.3. La nature des précipitations
2.1.3.1. Les précipitations neigeuses (p_n)
2.1.3.2. Les précipitations « classiques »
2.1.3.2.1. Les pluies d'interception (p_e)
2.1.3.2.2. Les pluies par humectation (p_c)
2.1.3.2.3. Les pluies d'infiltration (p_i)
2.1.3.2.4. Les pluies d'averse ruisselante (p_a)
2.1.3.3. Les précipitations occultes
2.1.3.3.1. Le brouillard
2.1.3.3.2. La rosée
2.1.3.4. Conclusion
2.1.4. Les indices sur les précipitations
2.1.4.1. Le régime hyétométrique
2.1.4.2. L'intensité moyenne maximale
2.1.5. La répartition des précipitations dans l'espace
2.1.5.1. La méthode de Thiessen
2.1.5.2. La méthode de H. Gaussen (1935)
2.2. L'évapotranspiration
2.2.1. Température et évaporation
2.2.1.1. Température et état de l'eau
2.2.1.2. L'évaporation
2.2.1.3. La transpiration des plantes
2.2.2. Lois empiriques de l'évapotranspiration
2.2.2.1. L'évapotranspiration potentielle ETP
2.2.2.1.1. La formule de Thornthwaite
2.2.2.1.2. La formule d'Ivanov
2.2.2.1.3. La formule de L. Turc (1961)
2.2.2.2. L'évapotranspiration réelle ETR
2.2.2.3. La loi de R.J. Bouchet (1961)
2.2.3. L'hygrométrique
2.2.3.1. Le déficit hygrométrique (ou déficit de saturation)
2.2.3.2. L'état (ou le degré) hygrométrique e
2.2.3.3. L'écart thermique psychrométrique
2.3. Le bilan climatique
2.3.1. Le bilan annuel moyen
2.3.1.1. Le déficit d'écoulement D
2.3.1.1.1. Le déficit d'écoulement annuel moyen en fonction des précipitations et de la température
2.3.1.1.1.1. La formule de Coutagne
2.3.1.1.1.2. La formule de Turc
2.3.1.2. Hydrographie et indice d'aridité
2.3.1.2.1. L'indice d'Emmanuel de Martonne (1926)
2.3.1.2.2. L'indice d'Emmanuel de Martonne (1935)
2.3.1.3. Bilan hydrique mensuel et régime climatique
2.4. La différenciation spatiale des climats
2.4.1. La classification de Vladimir Köppen (1900)
2.4.1.1. Les climats des hautes latitudes
2.4.1.1.1. Le climat inlandsis
2.4.1.1.2. Le climat subpolaire océanique
2.4.1.1.3. Le climat arctique continental
2.4.1.1.4. Le climat subpolaire continental
2.4.1.2. Les climats tempérés aux moyennes latitudes
2.4.1.2.1. Le climat océanique
2.4.1.2.1.1. Le climat océanique frais
2.4.1.2.1.2. Le climat océanique doux
2.4.1.2.1.3. Le climat semi-océanique
2.4.1.2.2. Le climat continental
2.4.1.2.2.1. Le climat continental modéré
2.4.1.2.2.2. Le climat continental affirmé
2.4.1.2.2.3. Le climat hypercontinental
2.4.1.2.2.4. Le climat continental oriental
2.4.1.2.2.5. Le climat continental aride
2.4.1.2.3. Le climat méditerranéen
2.4.1.3. Les climats des basses latitudes
2.4.1.3.1. Le climat aride et subtropical (avant le tropique)
2.4.1.3.1.1. L'aridité
2.4.1.3.1.2. Le climat semi-aride
2.4.1.3.1.3. Le climat aride
2.4.1.3.1.4. Le climat hyperaride
2.4.1.3.2. Les climats intertropicaux humides
2.4.1.4. Le climat montagnard
2.4.2. L'atmosphère et l'eau
Chapitre 3. Les mers et les océans
3.1. Quelques définitions fondamentales
3.1.1. Définitions et localisations des océans
3.1.2. Définition et localisations des mers
3.1.3. Caractéristiques des eaux marines
3.2. Les littoraux
3.2.1. Définitions
3.2.2. La dynamique physique des littoraux
3.2.2.1. Typologie
3.2.2.1.1. Les côtes rocheuses et à falaises
3.2.2.1.2. Les côtes basses
3.2.2.2. Les littoraux, espace en mouvement
3.3. Les mouvements des eaux océaniques
3.3.1. Le courant
3.3.1.1. Les courants océaniques et maritimes
3.3.1.2. Les courants marins côtiers
3.3.2. Les mouvements ondulatoires
3.3.2.1. La houle
3.3.2.2. La vague
3.3.2.3. La marée
3.3.2.4. Les tsunamis et les vagues glyptogéniques
3.3.2.5. Les tempêtes
3.3.3. Les moyens techniques pour lutter contre l'érosion littorale
3.4. Le processus de littoralisation
3.4.1. La littoralisation : le fait
3.4.2. La géopolitique des littoraux
3.4.3. Les espaces terraqués
3.4.4. Littoralisation et mondialisation
3.4.4.1. Le port
3.4.4.1.1. L'industrie portuaire
3.4.4.1.2. La dynamique portuaire
3.4.4.2. Les ports et leur inscription dans l'espace
3.4.4.3. L'activité halieutique
3.4.4.3.1. Les principes de l'écosystème océanique
3.4.4.3.2. L'espace halieutique et les types de pêche
3.4.4.3.3. Les ports de pêche
3.4.4.3.4. La question de la surexploitation et de l'aquaculture
Chapitre 4. Les eaux souterraines
4.1. Définitions fondamentales
4.2. Quelques facteurs physiques élémentaires
4.2.1. La porosité
4.2.2. La perméabilité
4.2.3. L'écoulement de l'eau dans les nappes
4.3. Les sources
4.3.1. Les types de source
4.3.2. Le régime d'une source
Chapitre 5. L'hydrologie lacustre
5.1. Lac, étang, ou mare ?
5.1.1. Le lac
5.1.2. L'étang
5.1.3. La mare
5.1.4. Le marais et le marécage
5.2. Caractéristiques de l'hydrologie lacustre
5.3. Les mouvements de l'eau lacustre
5.3.1. Les mouvements ondulatoires
5.3.1.1. La marée
5.3.1.2. Les seiches
5.3.2. Les vagues
5.3.3. Les ondes de crue
5.3.4. Les courants
5.4. La température des lacs
5.4.1. La répartition des températures en profondeur
5.4.1.1. Les lacs des régions tempérées
5.4.1.2. Les lacs des régions tropicales
5.4.1.3. Les lacs salés
5.4.2. La circulation thermique lacustre
5.5. Le régime des lacs
5.5.1. L'alimentation
5.5.2. Les tributaires
5.5.3. Les émissaires
Chapitre 6. Les cours d'eau
6.1. Quelques définitions fondamentales
6.1.1. Définitions d'un bassin versant
6.1.2. Définitions et localisations des fleuves
6.2. La morphologie des cours d'eau
6.3. Les variables quantitatives relatives au cours d'eau
6.3.1. Définitions préliminaires
6.3.2. Les indices hydrologiques
6.3.2.1. Le coefficient d'écoulement C_e
6.3.2.2. Le coefficient de ruissellement C_r
6.3.2.3. Le déficit d'écoulement D
6.3.2.4. Le coefficient d'hydraulicité C_h
6.3.2.5. L'abondance moyenne ou basse d'eau écoulée en mm/an
6.4. Les bassins versants
6.4.1. La surface du bassin versant A
6.4.2. Le système de pente
6.4.2.1. La pente orographique
6.4.2.2. La pente topographique
6.4.2.3. La pente hydraulique
6.4.2.4. La pente stratigraphique
6.4.2.5. L'organisation du réseau hydrographique
6.4.2.5.1. La densité de drainage D_d (Horton, 1932) et la constante de maintenance des chenaux (Schumm, 1956)
6.4.2.5.2. « Les petits ruisseaux font les grandes rivières »
6.4.2.5.3. Les ramifications
6.4.2.5.4. Structure géométrique et crue
6.4.2.6. L'orientation du bassin versant par rapport aux flux aériens perturbés
6.4.3. Le régime hydrologique
6.4.3.1. Les types d'écoulement
6.4.3.1.1. Type d'écoulement fluviatile et ordre de grandeur du chenal collecteur du bassin versant et des débits caractéristiques
6.4.3.1.2. Type d'écoulement et processus d'écoulement des eaux dans les chenaux
6.4.3.1.3. Type d'écoulement et durée du processus d'écoulement
6.4.3.1.4. Types d'écoulement et variabilité des débits
6.4.3.1.5. Les types de cours d'eau
6.4.3.2. Le régime hydrologique
6.4.3.3. Les régimes potamologiques
6.4.3.3.1. La méthode classique (Maurice Pardé et A. Guilcher)
6.4.3.3.2. La méthode actuelle
6.4.3.3.3. Type de régime potamologique
6.4.3.4. Les types de régimes hydrologiques (Lambert, 1996)
6.4.3.4.1. Les régimes pluviaux
6.4.3.4.2. Les régimes thermaux
6.4.3.4.3. Les régimes pluvio-thermaux
6.4.3.4.4. Les régimes pondérés
6.4.3.4.5. Les régimes « socialisés »
6.4.3.4.6. Les régimes fluviaux
6.4.3.4.7. Les régimes d'inféro-flux
6.5. Les modifications anthropiques des cours d'eau
6.5.1. Les barrages
6.5.2. L'irrigation agricole
6.5.3. Le drainage agricole
6.6. Les crues
6.6.1. Les causes des crues
6.6.1.1. Les grosses averses
6.6.1.2. Les embâcles et les débâcles
6.6.1.3. La fonte des neiges
6.6.2. L'évolution des crues
6.6.3. La puissance des crues
6.6.4. Le bilan des crues
6.6.4.1. Le rapport des crues
6.6.4.2. Le quotient (ou coefficient) d'écoulement de crue
6.6.4.3. Les déficits d'écoulement de crue
6.6.5. La prévision des crues
6.6.5.1. Probabilités et statistiques
6.6.5.2. La loi normale de Frédéric Gauss
6.6.5.2.1. L'analyse de l'échantillon
6.6.5.2.1.1. Calcul de la fréquence expérimentale
6.6.5.2.1.2. Les caractéristiques de l'échantillon
6.6.5.2.1.3. Le choix du type de loi
6.6.5.2.2. L'estimation des paramètres de la loi ajustée et test d'adéquation
6.6.5.2.2.1. Le test du Khi-deux de Pearson
6.6.5.2.3. Le calcul de l'intervalle de confiance : signification des paramètres estimés et des quantiles
6.6.5.3. La loi de Robert Gibrat
6.6.5.4. La loi de Gumbel
6.6.5.5. La loi de Pearson
6.6.5.6. La loi exponentielle généralisée
6.6.6. Les remèdes contre les crues
6.7. Annexes
6.7.1. Définitions
Chapitre 7. Les glaces et les glaciers
7.1. Définition et localisation des glaciers
7.1.1. La neige
7.1.1.1. Les types d'enneigement
7.1.1.1.1. Les manteaux très discontinus dans le temps
7.1.1.1.2. Les manteaux durables et épais
7.1.1.1.3. Les manteaux minces et durables
7.1.1.2. Les mouvements de la neige en montagne
7.1.1.2.1. Les déplacements en montagne : les avalanches
7.1.1.2.2. La disparition sur place
7.1.1.3. L'accumulation neigeuse : de la neige au glacier
7.1.2. Les inlandsis
7.1.3. La banquise
7.1.4. Les glaciers de montagne
7.1.4.1. Typologie fondée sur la topographie
7.1.4.2. Typologie fondée sur leur aspect, leur couverture et leur alimentation
7.1.4.3. Conclusion
7.2. L'érosion glaciaire
7.2.1. L'érosion glaciaire
7.2.2. Le transport par le glacier
7.2.3. Les formes d'accumulation
7.3. Glaces, glaciers, niveau de la mer et réchauffement climatique
7.3.1. Les variations eustatiques
7.3.1.1. La tectono-eustatisme
7.3.1.2. La glacio-eustatisme
7.3.1.3. L'halo-eustatisme et la thermo-eustatisme
7.3.1.4. La variation de l'équilibre isostatisque
7.3.1.4.1. Les mouvements glacio-isostatiques
7.3.1.4.2. L'hydro-isostasie
7.3.2. Les grandes glaciations
7.3.2.1. L'ère quaternaire en Europe
7.3.2.2. Les glaciations planétaires
7.3.2.3. Les effets des glaciations
7.3.3. Les variations « anormales »
8. Conclusion générale. Introduction à la systémique via l'hydrosystème
8.1. La systémique
8.2. L'hydrosystème