Climate influence on the transfer of dissolved organic carbon, nitrate and phosphate in an agricultural headwater catchment
Influence du climat sur les transferts de carbone organique dissous, nitrates et phosphates dans une tête de bassin versant agricole
Abstract
Agriculture caused excessive nitrate (NO3) and phosphate (SRP) concentrations in aquatic ecosystems. Climate also influences the transfer of these elements within catchment. Understanding these transfers is crucial in the aim of restoring water quality. The objective of this work is to identify the climate effect on dissolved organic carbon (DOC), NO3 and SRP transfers in an agricultural catchment. This study used a dataset of hydro-climatic and chemical variables acquired on the Kervidy Naizin catchment (Morbihan, Brittany, France). The first chapter focuses on data analysis to identify the hydro-climatic conditions that control the long-term, seasonal and event-driven dynamics of theconcentrations in the river. The second chapter deals with the coupled modeling of the discharge, DOC and NO3 in the river to better constrain their sources and flow paths. The results show that agricultural practices and climate control concentrations over the long term, while hydrological conditions control seasonal and event-driven dynamics. Modelling showed that the opposition of DOC and NO3 is controlled by the spatial distribution of their sources in two compartments with contrasting residence times. Climate indirectly influences the dynamics of the concentrations through its effect on water flow paths within the watershed.
L’agriculture a provoqué des concentrations excessives en nitrate (NO3) et phosphate (SRP) dans les écosystèmes aquatiques. Le climat influence aussi le transfert de ces éléments au sein d’un bassin versant. La compréhension de ces transferts est cruciale pour restaurer la qualité des eaux. L’objectif est d’identifier l’effet du climat sur les transferts de carbone organique dissous (DOC), NO3 et SRP dans une tête de bassin versant agricole. Cette étude s’appuie sur un jeu de données hydro-climatiques et chimiques acquis sur le bassin versant de Kervidy Naizin (Morbihan, Bretagne, France). Le premier chapitre porte sur l’analyse de données pour identifier les conditions hydro-climatiques qui contrôlent les dynamiques long terme, saisonnières et évènementielles desconcentrations dans le cours d’eau. Le second chapitre porte sur la modélisation couplée du débit, DOC et NO3 dans le cours d’eau pour mieux contraindre leurs sources et chemins d’écoulement. Les résultats montrent que les pratiques agricoles et le climat contrôlent les concentrations sur le long terme, alors que les conditions hydrologiques en contrôlent les dynamiques saisonnières et évènementielles. La modélisation a montré que l’opposition du DOC et du NO3 est contrôlée par la distribution spatiale de leurs sources dans deux compartiments dont les temps de résidence sont contrastés. Le climat influence indirectement les dynamiques des concentrations par son effet sur les chemins d’écoulement de l’eau dans le bassin versant.
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