Project

Discipline

extreme precipitations; Holocene; paleoclimatology; sublacustrine mass movement; human impact; flood; lake sediment; seismic stratigraphy; environmental change; turbidite; tsunami

Lead
Depuis leur formation à la fin de la dernière glaciation, les lacs Léman et de Bienne ont évolué selon les variations du climat. Mais dès la fin du 19ème siècle, les grands lacs et rivières de Suisse ont été massivement modifiés dans le but de réguler les crues et de servir l’agriculture et la production d’hydroélectricité. Les changements de régime hydrologique induits par ces modifications sont connus, mais les connaissances sur les conséquences sédimentaires sont encore très lacunaires.
Lay summary
Contenu et objectifs de travail de recherche La première phase de notre recherche a permis d’identifier plusieurs événements sédimentologiques dans le Lac Léman, dont le plus important a généré en l’an 563 une vague de tsunami d’une hauteur maximum de 8-12 m à Lausanne et à Genève. Cette étude a aussi montré que la construction des barrages dans le bassin versant de l’Aar a diminué le transfert de sédiments fins vers le lac de Bienne et que les apports en plomb (métal lourd) par l’Aar ont été maximum entre 1940 et 1970. Le principal objectif de la deuxième phase de cette recherche est de finir le catalogue des grands événements géologiques et de crue du lac Léman pour les derniers 3000 ans et de contribuer à établir leur fréquence, ainsi qu’un possible lien avec les variations du climat. Dans le lac de Bienne, il s’agira d’analyser les conséquences sédimentologiques de la déviation de l’Aar en 1878 pour reconstruire l’impact qu’elle a eu sur le système aquatique. Contexte scientifique et social du projet de recherche Notre travail générera des informations inédites sur l’histoire des grands lacs peri-alpins (ici Léman et Bienne) et leurs rivières (ici Rhône et Aar) de Suisse et leur interaction avec la société humaine. Les résultats anticipés pourront améliorer les connaissances dans le champ des risques géologiques (fréquence des tsunamis et des tremblements de terre) et hydrologiques (crues) et ainsi contribuer à conseiller le monde politique pour une meilleure sécurité des habitants face aux risques naturels. Les résultats anticipés devraient aussi permettre de mieux comprendre les interactions entre la société et les grands systèmes lacustres, et ainsi contribuer à une amélioration de la pesée des intérêts dans les prises de décision sur la gestion environnementale en Suisse.

Direct link to Lay Summary

Last update: 17.04.2013

Active participation

Communication	Title	Media	Place	Year

Number	Title	Start	Funding scheme

From the mid-19th century, when the Northern Hemisphere climate ended a phase of cool temperatures (‘Little Ice Age’) and alpine glaciers started to retreat, most river systems in Switzerland were heavily modified by humans to artificially regulate lake-levels and river flows, with the aim to reduce flooding hazard. Overall, these infrastructures reached their goal but during the past two decades catastrophic floods occurred on a regular basis, bringing new questions on the frequency and magnitude of these events, as well as their related sedimentary processes. Lake sediments are genuine archives of human- or climate-induced environmental changes at local and regional scale. The study of lacustrine records allows the detailed reconstruction of these past changes and events.The initial phase of this research project in Lake Geneva revealed numerous large turbidites and mass movement deposits in its deepest basin. The youngest event layer, a co-genetic debrite-turbidite, is dated to the collapse of the Rhône delta due to the Tauredunum rockfall in 563 AD and generated a tsunami wave with 8 m high wave reaching Geneva in 70-80 minutes, as shown by numerical simulations and historical records (Kremer et al., 2012). In Lake Biel, the recent sediment record (1850-2010) didn’t record floods as specific clastic clayers. Instead, it revealed the history of human impact on natural and anthropogenic trace element fluxes in the Aare river catchment, with highest lead enrichment factors due to pollution happening between 1940 and 1970. The comparison of the natural lithogenic element flux with precipitation data suggests that sediment-trapping reservoirs significantly disrupted regional fluvial sediment supply (Thevenon et al., in press).In this proposal (phase 2), we plan to analyze the remaining ‘non mass movement-related’ sediment record of Lake Geneva to recognize flood layers from background hemi-pelagic sediment record and to identify sediment sources. The frequency and sedimentary characteristics of these beds will be linked to historical large flood events. Recent data will also be interpreted using available instrumental meteorological and hydrological records. Special attention will be given to comparison of flood deposit record before and after the regional Rhône river management was put in place, which will reveal how human-made modifications changed the river and lacustrine systems. In Lake Biel, we plan to complete the on-going research on (7000 years old) retrieved sediment sequence to reconstruct the longer-term past climatic and environmental changes of the Seeland region. The distinct human impact history of Lake Geneva and Lake Biel catchments, as well as their contrasted position (proximal vs. distal) in peri-alpine river systems, offers an excellent opportunity to compare and understand clastic sedimentology processes from similar climate and matching time scales.