LIMNOLOGIE

1
LIMNOLOGIE

• Science des eaux superficielles continentales et
  intérieures

2
Historique de la limnologie

• École européenne
• Francois-Alphonse Forel 1892 (Suissse
  francophone)
• Delebecque 1898
• Collet 1925
• Dussart 1966
• Pourriot Mecbeck 1995

• École américaine
• Birge Juday 1930
• Hutchinson 1957
• Wetzel 1975, 1983, 2001
• Goldman Horne 1983
• Likens 1985
• Schindler 1977

3
Historique (2)

• 1892 Le lac Léman, monographie limnologique
• Limnology is therefore the oceanography of
  lakes
• 1922 conférence de lInternational association
• of theoretical and applied limnology SIL
• limnology is the science of inland waters
• SIL 2007 Montréal
• Ne pas oublier les lacs salés
• (e.g. Utah. Saskatchewan, Australie)
• Ne pas oublier les eaux courantes
• Potamologie
• Fleuve, rivières, ruisseaux
• Ne pas oublier les eaux souterraines
• Spéléolimnologie

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Milieux d études

• Limnologie Étude des lacs, réservoirs, étangs,
  lagunes
• Potamologie Étude des fleuves, rivières,
  ruisseaux
• Milieux astatiques Étude des mares temporaires
• Eaux souterraines Étude des lacs et rivières
  sous terre

• Milieux lénitiques lacs, étangs, lagunes
• Milieux lentiques réservoirs
• Milieux lotiques fleuves, rivières, ruisseaux
• Milieux astatiques mares temporaires

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LimnologieScience des eaux continentales
6
Importance des eaux douces
2 surface du globe
2.7 106 km2
7
Limnicité

• Definition
• Indice de la densité des lacs sur un territoire
• Dépend de
• Nombre de lacs de petite taille (10-100 km2)
• Géologie et perméabilité des sols
• Activité glaciaire
• Aménagements hydroélectriques
• Quelques chiffres
• Global 1.8
• Zones sub-arides 0.1 0.4
• Zones glaciaires 8 15 Canada, Scandinavie
• Zones tempérées 1 3 URSS, USA, UK
• Maximum de limnicité zone tempérée nordique

8
Grands lacs mondiaux
7
6
8
4
1
2
5
3
1-8 les lacs deau douce
9
Le plus grand lac du monde Lac Baikal, Russie
Surface 31 500 km2 Volume 22 995 km3 20
du volume total des eaux douces Profondeur
maximale 1741 m
10
Les Grands Lacs américains
Les Grands Lacs 245 240 km2 22 807 km3
L. Supérieur
Lac Supérieur 82 800 km2 12 230 km3 Prof 407 m
L. Huron
L. Ontario
L. Michigan
L. Érié
11
Les autres grands lacs
10 premiers lacs 87.5 du volume, 34 de la
surface des eaux douces
Lacs Continent Surface km2 Volume km3 Prof. Max. m
Tanganyika Afrique 32 900 18 900 1471
Malawi Afrique 22 500 6 140 706
Victoria Afrique 68 500 2 700 92
Autres Canada Russie Perou Japon
Grand Lac à lOurs Grand Lac des Esclaves Lac
Winnipeg
Lac Titicaca
Lac Lagoda Mer dAral Lac Issyl Kul
Lac Biwa
12
WORLDLAKE Database

• 8.45106 lacs naturels de surface gt 0.01 km2
  (Meybeck 1995)
• 76 inventoriés 20 extrapolés
• 3-4 bathymétrie
• lt 1 étude limnologique
• WORLDLAKE database
• 4.6104 lacs naturels
• 7.5103 lacs et réservoirs artificiels
• 157 pays
• 2465 plus grands lacs de surface gt 50 km2

13
Fréquence vs surface des lacs
Mer caspienne
Herdendorf 1990
La fréquence est inversement proportionnelle à la
taille
14
Origines des lacs

• Lacs glaciaires (58 )
• Lacs tectoniques ou orographiques (33 )
• Lacs volcaniques
• Lacs de glissement de terrain
• Lacs de dissolution de roches sédimentaire
• Lacs dus à l action des eaux courantes
• Lacs dus à l action du vent
• Lacs côtiers
• Lacs et réservoirs dus à l activité organique ou
  humaine
• Lacs accidentels
• Lacs dorigine mixte

15
Lacs tectoniques

• Grabben lakes ou lacs orographiques
• Grande dépression ou faille lors de la formation
  des montagnes et des plissements synclinaux de la
  croûte terrestre
• Origine géologique ancienne
• Visible par satellite et missions extra
  terrestres
• Présence despèces endémiques

16
Lacs tectoniques en Amérique
Lac Tahoe (California)
Lac Champlain (Can-USA)
Lac Titicaca (Péru)
Grand Lac Salé (Utah) Lac Okeechobee (Floride)
17
Lacs tectoniques- Afrique
Lac Tanganyika (Tanzanie)
Lac George (Uganda)
Lac Malawi (Tanzanie)
Lac Albert (Zaïre)
18
Lacs tectoniques- Europe de lest / Russie
Lac Balaton (Hongrie)
Lac Baïkal (Russie)
19
Lacs tectoniques - Asie
Lac Biwa en été
Lac Biwa en hiver
Japon
20
Lacs volcaniques
1
2

• Lacs dexplosion volcanique (caldera ou maar) (1)
  
• Lacs de cratère dans cuvette de volcan éteint (1)
• Lacs de barrage de vallée par la lave (2)
• Forme conique, profond, peu productif

21
Lacs volcaniques
Lac Pavin (Massif Central)
Lac Toba (Indonésie)
Lac Taupo (N Zélande)
22
Lacs glaciaires
(1)
(2)

• Lacs de cirques et en chapelet (pater noster) (1)
  (déplacement des glaciers érosion)
• Lacs de barrage de vallée glaciaires (2)
• lacs alpins ou de montagne (creusement des
  vallées glaciaires)
• très nombreux dans lhémisphère nord et en
  montagne

23
Lacs glaciaires de cirque ou de fjord
Loch Ness (Écosse)
Lac Inférieur, Pyrénées (France)
Wood Lake, BC, (Canada)
Lac Nantua Lac dAnnecy (France)
24
Lacs glaciaires arctiques
Grand lac des Esclaves Yukon
Lac Miquelon, Alberta
Lago Posadas (Argentine)
Lac Aishihik, Yukon
25
Lacs glaciaires Finger Lakes
Lac Massiwippi, Qué.
Lac Memphrémagog, Qué.
26
(No Transcript)
27
Lacs glaciaires Kettle lakes
Twin Lakes Colorado
Lac Montagnette Pyrénées, France
Fonte des lentilles glaciaires
28
Formation glaciaire des grands lacs

• 1ière glaciation 12000 BC
• 1ier retrait 9500 BC
• lien avec locéan atlantique
• creusement de la vallée du St-Laurent
• 2ième glaciation 8000 BC
• 2ième retrait 6000 BC
• relèvement de la croûte terrestre
• coupure du lien avec la mer
• configuration définitive des Grands Lacs
  américains

29
Lacs de glissement de terrain

• Glissement et éboulement de terrain
• Barrage de vallées
• lacs permanents si le terrain est imperméable
• Plus fréquent sur terrain argileux

France Lac Montbriond Lac de Sylvans
Lac de barrage de vallée
Lac dans la zone déboulement
30
Lacs Karstiques lacs de doline

• Dissolution du carbonate de calcium par des eaux
  légèrement acides (CO2)
• Lacs karstiques
• Effleurement de la nappe phréatique
• seepages lakes
• Fonte du pergélisol
• Mares arctiques

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Lacs dus aux eaux courantes

• Lacs de méandres ou oxbow lakes
• Lacs fluviaux (Ex lacs St-François, St-Louis, St
  Pierre dans le fleuve Saint-Laurent)
• Lacs de plaine d inondation (Amazone, Parana)
• Lacs de bassins de cascade ou de torrent

32
Formation dun lac de méandre
1
2
3
33
Lac de méandre Oxbow lake
34
Lacs fluviaux
Lac Saint Pierre
35
Lacs de plaine dinondation
Rio Parana Pantanal
Amazone
36
Lacs du à laction des vents

• Lacs souvent temporaires
• Formés par la formation des dunes dans les
  plaines arides durant la saison des pluies
• Dunes lakes en Australie et Nouvelle Zélande
• Deflation lakes ou Playas lakes

37
Lacs côtiers
Étang de Thau (France)
Barrage de lagunes
Fermeture dune baie par la déposition de
sédiments. Peuvent être deau douce ou deau
salée.
38
Lacs dorigine humaine Réservoirs
hydroélectriques
Réservoir Broa, Brésil
Réservoir Caniapiscau, Qué.
Réservoir Manicouagan, Qué.
Réservoir LG-2, Qué.
39
Retenues deau pour lirrigationÉtangs de
pisciculture
Réservoir Diefenbaker Saskatchewan (Canada)
Étang des Dombes (France)
Lacs extra-terrestres impact de météorite lac
Manicouagan, lac Cratère
40
Lacs dorigine multiple lacs alpins
Lac Léman (Genève) (France-Suisse)
Lac Lucerne (Suisse)
Lac Constance (Suisse)
Lago Maggiore (Italie)
41
Morphométrie des lacs
Pyramid Lake Nevada
42
Planimétrie

• Longueur maximale
• Longueur maximale effective
• Largeur maximale
• Largeur moyenne
• Périmètre
• Développement de la ligne de rivage
• Superficie

• L
• Fetch
• (emprise au vent)
• l
• l moy. So / L
• p
• Dl p/(2.?(?So))
• So

43
Méthode de Simpson surface
44
Bathymétrie

• Profondeur maximale
• Profondeur moyenne
• Rapport P moy./P max.
• Volume
• Profondeur relative
• Indice de creux
• Développement du volume

• P max.
• P moy. V / So
• P moy. / P max.
• V h/3 (s1s2?S1S2)
• Pr (50 P max ??)/?So
• Ic 1000 P moy. ?So
• Dv 3 P moy./P max.

45
Carte bathymétrique
P max.
Isobathes
46
Rapport P moy. / P max.
Piscine
Lac concave
Lac convexe
47
Volume dun lac
S2m
S1m,
h 1 m
48
Profondeur relative

• La profondeur relative est le rapport en
  pourcentage () entre la profondeur maximale (P
  max.) et le diamètre moyen du lac en considérant
  que sa surface est parfaitement circulaire

49
Indice de creux (Ic)

• Lac Pavin 84
• lac Crater 44
• Lac Tahoe 14
• lac Léman 6.3
• Lac Tanganyika 3.2
• Lac Baikal 2.6
• Lac Biwa 1.5
• Lac Titicaca 1.1
• Lac G.L Esclave 0.4
• Lac Huron 0.24
• Lac Winnipeg 0.08

50
Développement du volume (Dv)
Dv gt 1
Dv lt 1
Dv lt 1
Dv gt 1
Dv 1
51
Courbes hypsographiques
Type I
Type II
Type III

• Les courbes hypsographiques sont des
  représentations graphiques de la relation entre
  la surface ou le volume du lac et sa profondeur
• Elles donnent un aperçu de la forme du lac

52
Lois de distribution des lacs
53
Relation lac - bassin versant
54
Effets des bassins versants
55
Rapport Superficie bassin versant - Surface du lac
56
Nature et classification des sédiments

• Classification des sédiments
• texture et granulométrie
• composition chimique
• géochimie et état d oxydation
• contenu en eau
• contenu en matière organique et humus
• Niveau d acidification
• Ratio C/N

• Nature des sédiments
• âge du lac
• dimension du lac
• latitude et climat
• nature du sol
• géologie du bassin versant

57
Le rapport C/N

• Le rapport C/N (carbone/azote) exprime le degré
  de minéralisation d'un sol organique ou humus.
• Plus le taux d'azote est important, plus le
  rapport C/N est bas et plus la vitesse de
  minéralisation est élevée.

58
Type de sédiments selon la matière organique

• Type DY
• Milieu acide, couleur brune, riches en matiéres
  humiques, Rapport C/N gt 10, teneur en carbone
  organique gt 10, sédiment biologiquement peu
  actif
• Type GYTTJA
• Milieu alcalin ou neutre, sédiment brun gris,
  trés visqueux, riche en matière organique,
  sédiments biologiquement actif, riches en
  bactéries, rapport C/N lt 10 proche du rapport C/N
  du phytoplancton (5-6), teneur en carbone
  organique lt 10
• Type SAPROBEL
• Milieu organique anaérobique, sédiment riche en
  matière organique et anoxique, produits de
  décomposition (méthane, hydrogène sulfuré),
  couleur bleue noire, riches en bactéries
  anaérobiques
• Type TOURBE
• Milieu organique à trés faible décomposition,
  tourbes acides à spaignes, tourbes alcalines,
  Rapport C/N entre 20 et 40

59
Indices sédimentologiques

• Gradient humique
• (rapport C/N)
• Gradient trophique
• ( Si et Diatomées)
• Type de sédiments
• (Dy - Gyttja)

Utilisation des carottes de sédiments en
paléolimnologie
60
Lacs Patrimoine mondial