L’hydrologie et Ghislain de Marsily : une science au cœur de la société

L’hydrologie est la science de l’eau. Elle décrit les réserves et leur qualité, analyse son cycle, quantifie les flux et établit des modèles permettant la compréhension du fonctionnement des hydrosystèmes, de leur gouvernance et leur gestion de façon durable. Ghislain de Marsily incarnait cette vision globale, alliant une science rigoureuse au service de la société.
L’eau occupe une place considérable sur notre planète et dans notre civilisation. Elle est nécessaire à la vie et entre dans la constitution de tous les êtres vivants. En particulier, la disponibilité en eau potable est essentielle à la vie humaine. La ressource en eau douce est indispensable pour l’agriculture et nombre d’industries, pour la santé des écosystèmes aquatiques. Le manque d’eau, lors des sécheresses, ou l’excès d’eau, lors des inondations sont à l’origine de catastrophe naturelles qui impactent les populations. Les changements climatiques en cours provoquent dès à présent des perturbations profondes sur le cycle de l’eau, des impacts qu’il convient de mieux anticiper. C’est à ce problème majeur de la gestion de l’eau que s’adresse l’hydrologie à laquelle Ghislain de Marsily a consacré une grande partie de sa vie, faisant constamment le lien entre les faits scientifiques et leurs impacts sociétaux. Il s’est intéressé aux eaux souterraines, à la ressource globale en eau, et à sa qualité, à sa protection et à sa gestion, à la gestion des déchets enfouis dans le sol et au développement durable, dont l’eau est un élément fondamental.
Né le 18 octobre 1939, décédé le 21 avril 2024, Ghislain de Marsily a été formé à l’École des mines de Paris, où il a fait ses premières recherches; il y a également dirigé le Centre d’informatique géologique de 1973 à 1985. Il a ensuite exercé comme professeur de géologie à l’Université Paris 6 de 1987 à 2004, fondant le laboratoire de Géologie appliquée qu’il a dirigé de 1987 à 1997 (URA CNRS 1367). Il a aussi créé le diplôme d’étude approfondies (DEA) inter-établissements d’Hydrologie et l’a encadré de 1985 à 2004, ainsi qu’une école doctorale inter-établissements Géosciences et Ressources Naturelles qu’il a dirigée de 2000 à 2004. Il a ainsi formé un nombre impressionnant d’étudiants, de docteurs, de jeunes chercheurs, et de professionnels de l’eau.
Une contribution pionnière en hydrogéologie
Avec Ghislain de Marsily l’hydrologie et l’hydrogéologie, de descriptives et qualitatives sont devenues quantitatives et stochastiques. Il a été pionnier dans le développement des formalismes mathématiques de l’hydrogéologie quantitative, puis dans le développement de méthodes « inverses », qui permettent, à partir d’observations hydrogéologiques comme le niveau des nappes, de déduire les propriétés des aquifères1, les circuits empruntés par les eaux souterraines, ou encore la genèse et la géométrie des réservoirs souterrains.
Il est rapidement devenu un scientifique de référence internationale en la matière, et son traité d’hydrogéologie, Hydrologie quantitative, initialement publié en 1981, a ensuite été étoffé et publié en anglais en 1986, sous le titre Quantitative hydrogeology : groundwater hydrology for engineers, avant de s’imposer comme l’ouvrage incontournable du domaine.
Pour ce faire, il a développé la modélisation de bassins versants régionaux en interaction avec des aquifères multicouches. Cette modélisation consiste à utiliser les outils mathématiques et informatiques pour représenter les interactions entre les eaux, les sols et les structures géologiques. Ces modèles prennent en compte les nombreux paramètres qui influent sur le comportement des aquifères comme la nature des roches, des sols, les conditions climatiques, notamment les précipitations, l’évapotranspiration et leurs saisonnalités, l’usage des sols, la qualité des eaux, les rejets d’eaux usées traitées et les contraintes imposées par la morphologie des cours d’eau. Ces modèles permettent de visualiser les phénomènes souterrains, invisibles à l’œil nu et de prédire le comportement et l’évolution des aquifères et en particulier les écoulements et mouvements de l’eau en fonction de l’environnement et du climat. La qualité d’un modèle dépend largement des paramètres utilisés, de la qualité des mesures qui l’alimentent et de son pouvoir prédictif. Ghislain de Marsily attachait une grande importance à la validation des modèles. Parallèlement il a toujours porté la plus grande attention aux observations, aux méthodes de mesures, ainsi qu’aux observatoires de long terme.
Il s’est particulièrement intéressé à la région méditerranéenne (Algérie, Tunisie, Maroc, Sahara, Mauritanie…) et à l’Afrique (Burkina Fasso…) ainsi qu’au bassin de la Seine. Il a aussi été à l’origine de l’Indo-French Centre For Groundwater Research de Hyderabad en Inde, et a contribué à de nombreux chantiers internationaux. Il a ouvert l’hydrologie à l’apport du domaine spatial pour l’observation de la terre dans toutes ses longueurs d’onde, contribuant à des programmes du CNES (Centre National d’Études Spatiales) et de l’ESA (Agence Spatiale Européenne), en collaboration avec d’autres agences internationales, dont l’agence spatiale chinoise CNSA, en particulier dans le programme DRAGON (2002-2006) dont il était principal co-investigateur (PI) pour la cible spécifique de l’amélioration de la gestion des ressources en eau.
Sa compétence d’hydrogéologue, d’expert de dimension internationale sur les aquifères, et son souci de développer des applications concrètes de ses recherches, ont fait qu’il a été sollicité tant au niveau national qu’international pour le développement de stratégies sur le dépôt de déchets radioactifs. De 1994 à 2006, il a été membre de la Commission nationale d’évaluation (CNE) relative aux recherches sur la gestion des déchets radioactifs. Sa parfaite connaissance de la géologie et de l’hydrologie des sites envisagés ont conduit la CNE à recommander le site de Bures (Meuse), dont la configuration présentait bien moins de risques d’échappement que les autres sites. Cette recommandation de la CNE a été suivie par le gouvernement de l’époque.
Des contributions majeures sur la gestion des sols et des eaux
Ghislain de Marsily a élargi son domaine d’expertise en s’intéressant à l’hydrologie des bassins versant, et aux impacts des activités humaines (usage des sols, pratiques agricoles, systèmes urbains…) sur la ressource en eau et sa qualité. Cette notion de socio-hydro-agrosystème, ou formulé désormais de manière plus générique par “socio-écosystème”, s’est progressivement imposée au sein du PIREN Seine (Programme Interdisciplinaire de Recherche en ENvironnement) qu’il a co-créé et dirigé dès 1989, soutenu par les acteurs majeurs de la gestion de l’eau du bassin de la Seine. Le PIREN Seine a été un lieu initiateur de la recherche interdisciplinaire, en lien avec les enjeux sociétaux. Il a été aussi le lieu d’investigation des trajectoires historiques de l’eau, en quantité et qualité, des usages des sols, de l’état des aquifères, et de leurs interrelations, cela étant rendu possible par l’acquisition de longues séries de données sur la Seine2. Des investigations prospectives ont aussi été développées en lien avec le changement climatique, notamment autour de la salinisation en Seine aval. Le PIREN Seine a été et est encore emblématique de la recherche interdisciplinaire autour de l’eau.
Un second thème, très original aussi, a beaucoup mobilisé Ghislain de Marsily : il s’agit de la distinction entre l’eau bleue, celle que l’on voit dans les cours d’eau, les nappes, et l’eau verte, invisible, celle des sols qui retourne en grande partie vers l’atmosphère, par l’évapotranspiration3, la transpiration des plantes. Cela l’a conduit à explorer la notion d’“empreinte eau” des productions agricoles4, voire des régimes alimentaires, et à proposer la notion d’eau virtuelle qui évalue l’eau importée liée à l’importation d’aliments. Cette notion permet à chacun de mieux évaluer l’impact de son alimentation sur la ressource en eau et de porter un autre regard sur les impacts des circuits alimentaires dans le monde.
Ce sujet illustre bien la curiosité intellectuelle de Ghislain de Marsily, son souci d’élaborer et d’approfondir des concepts, et de les partager avec la société civile. Il a fait de multiples conférences invitées sur cette problématique, et tout particulièrement sur les questions de sécurité alimentaire mondiale à l’horizon 2100 et sur le rôle primordial de la disponibilité de l’eau pour y parvenir (par exemple à l’International Space Science Institute, Berne, Suisse en 2015 et au Collège de France en 2019 lors du colloque sur Cycle de l’Eau et Climat, pour n’en citer que deux). Soulignons à nouveau l’intérêt très marqué de Ghislain de Marsily pour les nouvelles techniques spatiales qui permettent aujourd’hui de mesurer en routine l’évolution des ressources en eau à l’échelle planétaire, telles les variations au cours du temps des niveaux d’eau des fleuves et lacs du monde, ainsi que des stocks d’eau dans les grands aquifères de la planète.
Un troisième thème traité plus tardivement comparé aux autres, est celui du sol, avec l’écriture d’un ouvrage en collaboration avec des pédologues, écrit à des fins pédagogiques Le sol : une merveille sous nos pieds (Feller, de Marsily et al. 2016). Cet ouvrage fait découvrir au grand public l’importance des sols et des services écosystémiques qui leur sont liés, leur place si particulière dans l’environnement.
Un rôle important dans la vie académique
Ces travaux scientifiques ont valu à Ghislain de Marsily plusieurs médailles et prix des grandes unions scientifiques internationales, dont le prix Horton de l’American Geophysical Union en 1994, le prix John Dalton de l’European Geophysical Society en 2000, le Grand Prix de l’Académie des Sciences (Grand Prix de l’Institut Français du Pétrole) en 2001, ainsi que le prix spécial du Président de l’Association Internationale des Hydrogéologues, ou encore le prix O.E. Meinzer de la Geological Society of America.
Il était aussi un membre actif de plusieurs sociétés scientifiques (Société géologique de France, American Geophysical Union, Geological Society of America) et de plusieurs académies. Membre fondateur de l’Académie des technologies en 2000, il était aussi membre étranger de l’US National Academy of Engineering depuis 1999. En 1993 il a été élu directement (fait exceptionnel) membre titulaire de l’Académie d’agriculture de France, et a activement contribué à ses séances.
En savoir plus sur les contributions de Ghislain de Marsily à l’Académie d’agriculture de France
– 2003 : intervention sur les non-linéarités et comportement chaotiques dans les systèmes naturels ou artificiels, leurs implications en écologie, agronomie et hydrolologie/météorologie, avec Alain Pavé ;
– 2007 : l’avenir des eaux continentales, intervention sur les grandes famines du XIXe siècle, sur la Tunisie, le lien de l’eau à l’alimentation dans différents contextes géographiques et historiques ;
– 2011 (à l’occasion du 250e anniversaire de l’Académie) : intervention sur « Les hommes et l’eau : agriculture, environnement et espaces méditerranéens » où il choisit d’intervenir sur enjeux de l’eau en zone méditerranéenne, lors d’une séance conclue par Erik Orsenna ;
– 2013 : intervention sur la compensation des zones humides détruites ou impactées par un aménagement, reprenant les éléments de l’expertise qu’il a présidée autour du projet d’aéroport de Notre-Dame-des-Landes pour nourrir le débat scientifique. Ce travail fait aujourd’hui toujours référence, la compensation étant rentrée dans la loi et dans l’opérationnalité dans le cas particulier de la gestion des zones humides.
Il a également été élu à l’Académie des sciences, d’abord correspondant en 1997, puis membre titulaire en 2003, dans la section des Sciences de l’univers.
Ses interventions furent toujours pionnières sur le plan scientifique, et toujours en lien avec des sujets ancrés dans des questions sociétales. Il a contribué à plusieurs articles dans la série Géosciences, sciences de la planète des Comptes Rendus et a coordonné avec François Chabaux un numéro thématique consacré aux eaux continentales en 2005 qui a fait l’objet d’un rapport sur les eaux continentales en 2006 qu’il a coordonné au sein du comité Environnement de l’Académie. Il a fait partie du comité éditorial de la revue, avant d’en devenir l’un des rédacteurs en chef pratiquement jusqu’à son décès.
Dès 2010, il a également participé au rapport Événements climatiques extrêmes : réduire les vulnérabilités des systèmes écologiques et sociaux, coordonné par Henri Décamps, en y rédigeant un chapitre. En voici deux citations qui soulignent son souci d’apporter des éléments factuels, allant du climat à ses impacts concrets sur les populations et sur les coûts.
Notre planète est confrontée à des événements extrêmes de plus en plus dévastateurs. À l’échelle mondiale, les 25 catastrophes les plus coûteuses entre 1970 et 2009 sont toutes survenues après 1987, et plus de la moitié d’entre elles depuis 2001. Sur ces 25 catastrophes, 23 étaient liées aux conditions climatiques.
La France n’est pas épargnée : les tempêtes de décembre 1999 y ont provoqué 88 morts, privé 3,5 millions de foyers d’électricité et coûté plus de 9 milliards d’euros. La canicule de 2003 a entraîné près de 15 000 décès surnuméraires du 1er au 20 août. La récente tempête Xynthia, avec ses ruptures de digues, a provoqué 53 morts, s’ajoutant à tant d’autres tragédies survenues dans des zones inondables, et nous interrogeant. Sommes-nous prêts par exemple à affronter une crue comparable à celle de 1910 dans le Paris de demain ?
Extraits du rapport Événements climatiques extrêmes : réduire les vulnérabilités des systèmes écologiques et sociaux, 2010.
Il co-dirige en 2011 avec Henri Leridon un second rapport, Démographie, climat et alimentation mondiale, dont on peut citer, là aussi, un passage clé qui montre le souci de la hiérarchisation des facteurs pour en identifier les leviers :
La production agricole résulte de la conjonction de quatre facteurs principaux : la disponibilité en sols arables, la disponibilité en eau de pluie ou d’irrigation, le climat, et enfin les techniques culturales (main d’œuvre, semences ou variétés culturales, intrants tels qu’engrais, pesticides, etc., et degré de mécanisation). De tous ces facteurs, il apparaît d’emblée que la disponibilité en sol est véritablement le facteur le plus limitant de la production agricole, bien plus que l’eau ; l’amélioration des techniques culturales reste la première et la plus importante façon d’augmenter la production.
Extrait du rapport Démographie, climat et alimentation mondiale, 2011.
Alors que les besoins en eau s’accroissent avec la démographie et nos besoins agricoles, dans un contexte de raréfaction de la ressource du fait du changement climatique, Ghislain de Marsily s’interrogeait déjà en 2017 lors d’une intervention à l’académie des Sciences « Allons-nous bientôt manquer d’eau ? » (https://www.youtube.com/watch?v=_OOkLtqcmEM). Les questions qui en découlent concernent les pénuries alimentaires qui adviendraient sans changement structurel de l’agriculture et du régime alimentaire, les conflits géo-politiques, ainsi que les impacts environnementaux.
Ghislain de Marsily participait assidument, à l’Académie des sciences, au COPED (Comité des Pays en Développement), aux côtés de François Gros, témoignant de son intérêt pour toutes les questions touchant au développement notamment des pays africains. Son intérêt ne se limitait pas aux questions relatives à l’eau, souvent évoquées au COPED et faisant l’objet de mini-forums ou de sessions thématiques dans les colloques organisés en Afrique, mais s’étendait à des questions sociétales plus générales. Il défendait avec ardeur les droits des peuples africains au développement. Il a ainsi joué un rôle considérable dans la tenue du colloque international « Femmes et développement durable en Afrique » co-organisé avec le NASAC (Network of AFrican Science Academies) à Dar-es-Salam, en mars 2018, en mobilisant un financement de la Fondation Bill et Melinda Gates. À l’issue de ce colloque, une déclaration appelant à renforcer le rôle des femmes dans le développement durable a été remise aux gouvernements africains.
Science, responsabilité sociale et confiance dans la jeunesse
Ghislain de Marsily a formé plusieurs centaines d’ingénieurs et de chercheurs et inspiré un plus grand nombre encore d’étudiants. Il laisse le souvenir d’un excellent professeur soucieux d’exciter la curiosité de ses étudiants et de les encourager dans la poursuite de leurs études. Il a toujours eu une attention particulière à la promotion des femmes en sciences, à leur formation, au déroulement équitable de leur carrière. Il avait une très grande éthique, fondée sur la science, et une grande responsabilité sociétale, toujours pratiquée avec modestie, à l’écoute de toutes et tous, en particulier des jeunes. Il a été chevalier de la Légion d’honneur, de l’Ordre national du Mérite, des Palmes académiques, et du Mérite agricole. Un numéro spécial d’hommage dans les Comptes Rendus Géosciences paru en 2023, Géo-hydrologie, données et modèles a réuni 36 articles de 150 auteurs, afin de le remercier pour son le rôle de guide scientifique et humain. Plusieurs écrits biographiques lui ont été dédiés.
Ghislain de Marsily incarnait une certaine idée de la science : exigeante, ouverte et profondément engagée au service de la société.
Michel Delseny (Académie des sciences), Josette Garnier (Académie d’agriculture de France), Chantal Gascuel (Secrétaire perpétuelle de l’Académie d’agriculture de France), Anny Cazenave (Académie des sciences)
Ce billet a été rédigé en lien avec la conférence organisée le 20 janvier 2026 par l’Académie des sciences en hommage à Ghislain de Marsily, intitulée L’eau en tension, l’eau en partage.
Notes
- Un aquifère est un sous-sol ou une roche poreuse, ou fissurée, qui contient dans ses interstices de l’eau qui y circule librement et qui constitue une nappe d’eau souterraine. Ces nappes d’eau alimentent les rivières ; elles sont susceptibles d’être exploitées pour l’approvisionnement en eau potable ou l’irrigation. [↩]
- Rappelons que le cycle de l’eau a été établi par Pierre Perrault, en 1674 grâce aux données qu’il avait acquises sur le bassin de la Seine (précipitation, débit, surface du bassin versant). [↩]
- L’évapotranspiration est la quantité d’eau qui s’évapore par le sol, les surfaces liquides et la transpiration des végétaux. [↩]
- L’empreinte eau en agriculture se réfère à la quantité d’eau nécessaire pour produire une unité de produit agricole, soit la somme de l’eau bleue (eau d’irrigation), de l’eau verte (eau de pluie) et de l’eau grise (eau polluée) nécessaire à chaque étape de la chaîne d’approvisionnement agricole. » Source : association Office international de l’eau. [↩]
Le texte seul est utilisable sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International. Les autres éléments (illustrations, fichiers annexes importés) sont “Tous droits réservés”, sauf mention contraire.
OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
Michel Delseny, Josette Garnier, Chantal Gascuel, Anny Cazenave (17 mars 2026). L’hydrologie et Ghislain de Marsily : une science au cœur de la société. Vie des sciences. Consulté le 20 avril 2026 à l’adresse https://doi.org/10.58079/15qj3

