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An analytical methodology to estimate the changes in fresh groundwater resources with sea-level rise and coastal erosion in strip-island unconfined aquifers: illustration with Savary Island, Canada

Chesnaux Romain, Marion D., Boumaiza Lamine, Richard Sandra et Walter Julien. (2021). An analytical methodology to estimate the changes in fresh groundwater resources with sea-level rise and coastal erosion in strip-island unconfined aquifers: illustration with Savary Island, Canada. Hydrogeology Journal,

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URL officielle: http://dx.doi.org/doi:10.1007/s10040-020-02300-0

Résumé

Closed-form analytical solutions for assessing the consequences of climate change on fresh groundwater oceanic island lenses have been developed by hydrogeologists during the last decade. Based on existing equations, this study focuses on the case of strip oceanic islands when three combined effects of climate change are observed to affect the freshwater lens volume and its groundwater resource renewal: sea-level rise, erosion, and change in groundwater recharge rates. New equations, integrating these combined effects of climate change on fresh groundwater resources are provided. These equations are solved by a novel methodology based on a Dupuit-Forchheimer groundwater flow model that allows for determination of the hydrogeological parameters included in the equations. The approach is illustrated with the strip island of Savary, which is located along the Pacific Coast of Canada in the province of British Columbia. This example illustrates, on the one hand, the volume depletion of the island freshwater lens and, on the other hand, the decrease of the renewal rate of groundwater. The proposed approach can be applied to any strip islands worldwide to assess the cumulative effects of sea-level rise and shore erosion on groundwater resources, depending on the predicted climate change scenarios. The results can then help decision-makers to anticipate the effects of climate change on the groundwater availability in strip oceanic islands and plan future groundwater use accordingly.

Des solutions analytiques de forme fermée visant à estimer les conséquences du changement climatique sur les lentilles d’eau douce souterraine d’une ile océanique ont été développées par les hydrogéologues au cours de la dernière décennie. Sur la base des équations existantes, la présente étude se concentre sur le cas des îles océaniques étroites, où l’on observe trois effets conjugués du changement climatique affectant le volume de la lentille d’eau douce et le renouvellement de sa ressource en eaux souterraines: la montée du niveau de la mer, l’érosion et le changement du taux de recharge des eaux souterraines. Des équations nouvelles, intégrant les effets combinés du changement climatique sur les ressources d’eau douce souterraines sont fournies. Ces équations sont résolues à l’aide d’une nouvelle méthodologie basée sur le modèle d’écoulement des eaux souterraines de Dupuit-Forchheimer qui permet de déterminer les paramètres hydrogéologiques compris dans les équations. Cette approche est. illustrée par l’ile étroite de Savary, située sur la côte pacifique du Canada, dans la province de la Colombie Britannique. Cet exemple illustre, d’une part la diminution du volume de la lentille d’eau douce de l’ile et d’autre part la décroissance du taux de renouvellement des eaux souterraines. L’approche proposée peut être appliquée à toutes les iles étroites à travers le monde pour évaluer les effets cumulés de la montée du niveau de la mer et de l’érosion du littoral sur les ressources en eaux souterraines en fonction des scénarios de changement climatique pressentis. Les résultats peuvent ainsi aider les décideurs à anticiper les effets du changement climatique sur la disponibilité des eaux souterraines dans les iles océaniques étroites et préparer en conséquence un futur plan d’utilisation des eaux souterraines.

Type de document:Article publié dans une revue avec comité d'évaluation
Version évaluée par les pairs:Oui
Date:21 Janvier 2021
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie
Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées
Sciences naturelles et génie > Sciences naturelles > Sciences de la terre (géologie, géographie)
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Unité d'enseignement en sciences de la Terre
Mots-clés:climate change, island hydrology, groundwater resources, analytical solutions, sea-level rise, changement climatique, hydrologie insulaire, ressources en eaux souterraines, solutions analytiques, élévation du niveau de la mer
Déposé le:02 mars 2021 23:12
Dernière modification:02 mars 2021 23:12
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