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L'érosion des sols en haute Normandie

Le sol est le substrat de la production de nourriture pour les 7 milliards d’êtres humains sur Terre. Les sols cultivables sont inégalement répartis à la surface de la Terre et en quantité limitée.SolErosion


L'érosion des sols en haute Normandie

Carole Larose

ENS-Lyon/iFé/Lycée Corneille Rouen

Éric Le Jan

Lycée Camille Saint Saëns Rouen
ENS-Lyon/iFé/Académie de Rouen

Publié par

Gérard Vidal

Directeur de la publication
ENS-Lyon/iFé
Résumé

Le sol est le substrat de la production de nourriture pour les 7 milliards d’êtres humains sur Terre. Les sols cultivables sont inégalement répartis à la surface de la Terre et en quantité limitée. De plus, ils subissent une dégradation. Par conséquent, cette ressource doit être gérée. En comparant sur une carte de France les différentes régions pour l’aléa érosion, les élèves constatent que notre département, la haute Normandie, est soumis à une forte érosion du sol comparable à des régions montagneuses. De plus, d’autres cartes montrent que la force de cet aléa érosion dépend de la saison considérée et qu’il est bien plus élevé en automne ou en hiver.


Table des matières

introduction

Cette séquence peut être introduite au collège en cla en classe de cinquième dans le thème modelé du paysage et en seconde dans le thème 2 Enjeux planétaires contemporains : Énergie, Sol – le sol, une ressource fragile ou encore en MPS dans le thème"Sciences et prévention ds risques d'origine humaine" .

Le constat pourrait partir de la carte Aléas érosion de France:

la carte d'aléas érosion

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 1.  la carte d'aléas érosion

On constate que l'aléas en Seine Maritime est comparable à celui des départements montagneux.


la problématique générale pourrait être :

Comment connaissant les facteurs de dégradation des sols en haute Normandie peut-on les protéger ?

la démarche dans les programmes

l'érosion dans le programme de cinquième.

L'objectif du programme de cinquième est de montrer que des changements s'effectuent à la surface de la Terre et que le modelé du paysage est surtout due à l'action de l'eau. La géologie étant une science de terrain, il est donc conseillé de réaliser une sortie locale afin de découvrir les paysages. Partant du constat que notre département la Seine Maritime est soumise à une grande érosion, ceci pourrait être l'occasion d'aller dans les champs découvrir les différents facteurs responsables.

un champ en eau

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 2. un champ en eau

Les flaques révèlent la présence d'une croûte de battance.


l'érosion dans le programme de seconde

Cette séquence s'insère dans le thème 2: " Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol L’Homme a besoin de matière et d’énergie". La croissance démographique place l’humanité face à un enjeu majeur : trouver et exploiter des ressources (énergie , sol) tout en gérant le patrimoine naturel.

Connaissances: Le sol est lent à se former, inégalement réparti à la surface de la planète, facilement dégradé et souvent détourné de sa fonction biologique. Sa gestion est un enjeu majeur pour l’humanité.

capacités, attitudes: Manipuler, recenser, extraire et organiser des informations, si possible sur le terrain, pour relier végétation, climat, nature de la roche mère et nature d’un exemple de sol.

l'érosion en MPS

Le thème de l'érosion des sols trouve également sa place dans le thème: " Science et prévention des risques d’origine humaine" dans la protection de l'environnement. Les sociétés humaines doivent sans cesse faire face à des risques naturels (inondations, séismes, éruptions volcaniques...). De nos jours, leurs activités les confrontent à des risques d’un type nouveau liés au développement industriel et technologique ainsi qu’à l’aménagement du territoire. L’objectif de ce thème est de montrer comment la science permet de connaître, de mesurer et de prévoir un risque d’origine humaine (risque anthropique) et de mettre en œuvre des mesures destinées à le limiter et à en limiter les effets.

le projet érosion dans QGis

Dans le dossier érosion, chercher le projet QGis érosion, l'ouvrir.

Pour comprendre sa construction, dans la colonne de gauche les couches, il y a les couches Aléas, les couches cours d'eau en haute Normandie, les couches Raster qui donnent la topographie.

Projet érosion

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 3. Projet érosion

Toutes les couches assemblées donnent un affichage riche du projet.


Montage des couches Raster

Le montage de ces couches nécessitent d'avoir une connexion internet ce qui peut-être un facteur limitant dans certaines situations de classe. Ces couches présentent la topographie du lieu étudié. La démarche est présenté dans la succession d'images.

Utilisation du serveur géosignal pour charger les rasters

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 4. Utilisation du serveur géosignal pour charger les rasters

Les serveurs WMS sont utilisables tant que la machine est relièe à l'internet.


Le résultat est le suivant :

Couche raster France

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 5. Couche raster France

Le Serveur Géosignal livre les cartes dont nous avons besoin pour donner un contexte cartographique au projet.


L'adresse du serveur à compléter dans QGIS est celle-ci :

http://www.geosignal.org/cgi-bin/wmsmap

Il faut pour cela sélectionner l'icône

puis compléter les champs pour enregistrer le "nouveau serveur".

Capture du popup Nouveau serveur WMS

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 6. Capture du popup Nouveau serveur WMS

Une fois l'adresse du serveur connue il suffit de créer le serveur et de la paramétrer dans QGIS pour pouvoir y revenir.


Montage des couches vecteurs

Ces couches présentent des données géoréférencées et ont une extension shapefile .shp. Elles sont récupérables sur différents sites: le BRGM, ....

Voici la succession d'événement en image pour le montage d'une couche dans QGis.

Ajouter une couche vecteur

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 7. Ajouter une couche vecteur

L'ajout d'une couche vecteur est fait à partir du disque dur de la machine. Pour des raisons de rationnalité il est important de placer toutes les couches d'un projet dans le même dossier.


Ajouter une couche vecteur 2

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 8. Ajouter une couche vecteur 2

Ce popup permet de valider l'import de la couche choisie.


la couche vecteur cours d'eau

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 9. la couche vecteur cours d'eau

Les cours d'eau sont ajoutés au projet.


Une fois la couche vecteur montée dans QGis, vous pouvez zoomer en utilisant la molette de votre souris ou en cliquant droit sur la couche surligné dans le menu de gauche et choisir zoomer sur l'emprise de la couche. Toujours avec le clic droit , vous avez accès aux propriétés de la couche et vous pouvez alors modifier la couleur, l'épaisseur du trait...

Les proprietés des couches vecteurs

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 10. Les proprietés des couches vecteurs

On applique à chaque couche un "Style". Celui-ci peut être sauvegarder dans un fichier au format .qml


voici le résultat obtenu :

La couche vecteur cours d'eau en couleur bleue

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 11. La couche vecteur cours d'eau en couleur bleue

Les cours d'eau ont maintenant une couleur plus habituelle que la couleur choisie au départ par QGIS.


De la même façon, vous pouvez faire monter toutes les couches dont vous avez besoin pour illustrer votre propos. Dans notre exemple, nous travaillons sur l'érosion et nous allons monter dans notre projet les couches aléas érosion. Vous constatez que les cours d'eau ne sont plus visibles. Il suffit alors de remonter cette couche au dessus des autres pour lui donner de la lisibilité.

La remontée d'une couche

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 12. La remontée d'une couche

Couches communes au dessus des cours d'eau.


Voici le résultat obtenu:

la visualisation de la couche cours d'eau

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 13. la visualisation de la couche cours d'eau

Cours d'eau au dessus des communes.


Utiliser et compléter la table d'attribut

Chaque couche est munie d'un table d'attribut qui la définie. On peut ouvrir cette table d'attribut et travailler à partir de celle-ci en créant des classes de l’aléa 1 à 5 et 10 pour le milieu urbain. Ce travail permet de visualiser les communes du département ayant le plus fort aléa pour une saison donnée. Chaque groupe d’élève choisit une saison par exemple.

La table d'attribut

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 14. La table d'attribut

La table d'attribut peut être complété par de nouvelles colonnes. On peut aussi faire des capculs sur les colonnes dont les valeurs sont des nombres.


voici la démarche à suivre:

création des classes de couleur pour visualiser les aléas de plus en plus fort.

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 15. création des classes de couleur pour visualiser les aléas de plus en plus fort.

La classification des données est une autre des possibilités de base de QGIS. Plusieurs modes de classement sont disponibles.


Il suffit ensuite de changer les couleurs si on le souhaite, le résultat pourrait être celui-là:

Utilisation d'un dégradé de couleur : de rouge (le plus fort aléas) au jaune (le plus faible)

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International

Figure 16. Utilisation d'un dégradé de couleur : de rouge (le plus fort aléas) au jaune (le plus faible)

L'alea est ici légendé pour la Seine Maritime et l'Eure.


On peut alors utiliser la couche vecteur du Corine LandCover pour effectuer une comparaison entre le couvert végétal et les aléas érosion.

Les professeurs de SVT accompagné éventuellement de son collègue d'Histoire et Géographie peuvent proposer aux élèves de collecter des informations sur le terrain sur les exploitations agricoles pour connaître leur surface, les machines agricoles utilisées, faire des relevés sur le terrain de dénivelé ou encore des observations sur la végétation comme la présence de haie...

Les données récoltées sur le terrain peuvent être l'occasion de créer dans la table d’attribut une nouvelle colonne dans laquelle sera répertoriée le dénivelé par exemple.

Les élèves constatent donc que notre département, la haute Normandie, est soumis à une forte érosion du sol comparable à des régions montagneuses. De plus, d’autres cartes montrent que la force de cet aléa érosion dépend de la saison considérée et qu’il est bien plus élevé en automne ou en hiver

Conclusion

Les compétences abordées dans cette activité sont nombreuses: l'uilisation d'un SIG, la création d'une couche vecteur personnalisée, des déductions réalisées à partir de comparaison de données cartographiques. L'utilisation de QGis peut être complété en amont ou en aval ( pour émettre ou valider des hypothèses) par des données récoltées sur le terrain