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Présentation INRAE
L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.
Environnement de travail, missions et activités
- Vous serez accueilli(e) au sein de l’unité de recherche RiverLy, qui allie des compétences en hydrologie, hydraulique, chimie environnementale, écologie, écotoxicologie, et microbiologie pour développer des approches aux différentes échelles structurant les hydrosystèmes pour appréhender la qualité, le fonctionnement et les dynamiques des hydrosystèmes. Ses recherches interdisciplinaires visent à mieux prendre en compte les risques naturels et anthropiques pour une meilleure gestion et restauration des cours d'eau. L’équipe Hydrologie des Bassins Versants (HYBV) étudie le fonctionnement des bassins versants, les ressources en eau et les risques associés (crues, sécheresses). L’équipe HyBV participe depuis 2011 au développement du modèle hydrologique distribué J2000 [1] déjà utilisé et mis en place sur plusieurs bassins versants du territoire français (Arvan, Yzeron, Archèche, Ain, Saône, Rhône, Loire). Ce modèle permet de simuler les principaux processus hydrologiques naturels (interception par la végétation, partition pluie/neige, ruissellement de surface, infiltration dans le sol, évapotranspiration, percolation vers la nappe, écoulement dans le réseau hydrographique) et permet de représenter les usages de l’eau (barrages, prélèvements pour l’eau potable, irrigation) afin de simuler des scénarios de gestion l’eau dans les bassins versants.
- Sujet de thèse :
Les gestionnaires de l’eau font aujourd’hui face aux impacts du changement climatique sur l’accès à la ressource en eau dans leurs territoires et doivent développer des stratégies d’adaptation pour satisfaire les usages de l’eau dans un contexte de pénuries croissantes tout en limitant les impacts environnementaux. Le projet Explore2 [2] a permis de fournir aux acteurs de l’eau des trajectoires hydrologiques possibles tout au long du XXIe siècle sur le territoire français. Ces projections portent cependant uniquement sur l’évolution de l’hydrologie naturelle et doivent être complétées par des évolutions et trajectoires conjointes des actions anthropiques directes sur les bassins versants qui puissent intégrer des stratégies d’adaptation.
Pour permettre aux gestionnaires de l’eau de mettre en place de telles stratégies, il est nécessaire de mieux comprendre les évolutions à long terme des bassins versants anthropisés, et notamment les impacts des activités anthropiques sur l’hydrologie des bassins : prélèvements, gestion des barrages-réservoirs, mais aussi changements d’occupation des sols, jusqu’ici peu étudiés. Ce projet s’intéresse plus particulièrement à l’analyse rétrospective d’un bassin versant sur une profondeur temporelle inédite (1871-2020) afin de quantifier la réponse hydrologique du bassin à des influences anthropiques observées, progressives et cumulées, sur une durée similaire à celle des prospectives futures.
Ce projet s’intéressera plus particulièrement au bassin de l’Allier à Vieille-Brioude dont l’évolution du couvert forestier sur 150 ans est caractéristique du fort reboisement observé sur une grande partie du territoire français [3]. Ce bassin est de plus porteur de forts enjeux pour de nombreux usages dans et à l’aval du bassin – production hydroélectrique et nucléaire sur l’axe Loire, irrigation des plaines de Limagne, eau potable – conditionnés par la gestion multi-usages de la retenue de Naussac.
Les questions de recherche sont les suivantes :
- Peut-on reconstituer l’hydrologie d’un bassin versant sous un climat et des activités anthropiques tous deux non-stationnaires par une modélisation hydrologique distribuée ?
- Comment les différentes influences anthropiques impactent-elles l’hydrologie du bassin versant ? Peut-on quantifier leurs contributions relatives sur les débits et les autres composantes du bilan hydrologique ?
- Quels sont les effets combinés et/ou cumulés des activités anthropiques sur l’hydrologie ?
Un premier enjeu, la plupart du temps négligé dans la modélisation hydrologique, sera la prise en compte la non-stationnarité de l’occupation des sols du bassin de l’Allier en s’appuyant sur des données d’occupation couvrant 3 périodes distinctes : La carte d’État Major (1824-1866) géoréférencée et vectorisée par l’IGN [4], les images aériennes de la BDOrtho@Historique [5] (1945-1965), et les données Corine Landcover [6] (1990 à 2020).
Un second enjeu sera de prendre également en compte les autres types d’influences anthropiques – prélèvements et stockage/déstockage de l’eau dans les barrages – en s’appuyant sur diverses données historiques disponibles (données de prélèvements et/ou de consommation d’eau, données sur les pratiques agricoles, données de gestion des barrages, etc.) afin de reproduire au mieux les débits influencés observés dans le bassin versant. Une base de données nécessaires à la modélisation hydrologique sur les 3 périodes d’étude a déjà été constituée. Les travaux consisteront à enrichir cette base de donnée par des recherches bibliographiques complémentaires, et à traduire les informations collectées – de nature, quantité et qualité diverses selon la période – en paramétrisation du modèle hydrologique.
Un troisième enjeu sera de quantifier les contributions de chaque type d’influence anthropique (climat, occupation des sols, prélèvements, gestion des barrages) sur les débits et les autres composantes hydrologiques du bassin de l’Allier.
Une telle reconstruction hydrologique sur une période de 150 ans, prenant en compte à la fois l’évolution physique d’un territoire et sa gestion de l’eau n’a encore jamais été réalisée. Les travaux menés dans cette thèse permettront, à plus long terme, de généraliser la méthode de modélisation à d’autres territoires pour mieux comprendre la réponse hydrologique des bassins versants à des politiques de gestion de l’eau et des sols et ainsi servir d’outil d’aide à la décision pour mettre en place des stratégies d’adaptation au changement climatique.
- Le programme de travail de la thèse est constitué des étapes suivantes :
- Bibliographie et prise en main des outils de modélisation ;
- Collecte complémentaire et traitement des données d’usages de l’eau, de gestion des barrages et occupation des sols, nécessaires à la paramétrisation du modèle hydrologique sur la période 1871-2020 ;
- Mise en place du modèle hydrologique spatialement distribué J2000 sur le bassin de l’Allier pour 3 périodes historiques de 30 ans considérées comme stationnaires pour l’occupation du sol et les usages de l’eau : 1871-1900, 1941-1970 et 1991-2020 ;
- Calibration et évaluation du modèle hydrologique sur les périodes 1941-1970 et 1991-2020, pour lesquelles des données de débits observés sont disponibles ;
- Reconstruction historique : simulation hydrologique pour la période la plus ancienne (1871-1900), choix d’indicateurs à analyser et comparaison de ces indicateurs entre les 3 périodes simulées ;
- Décomposition des contributions anthropiques par scénarisation (simulations de toutes les combinaisons possibles des influences anthropiques observées historiquement) et analyse des réponses hydrologiques simulées.
La thèse est financée à 50 % par le département AQUA INRAE [7] et à 50 % par le projet ANR-BlueState (Conditions for State policies that better preserve water resources and ecosystems). Le projet BlueState est un projet de recherche inter-disciplinaire – associant sciences politiques, droit, économie, agronomie, géographie, hydrologie et écologie - visant à étudier la manière dont les États régissent l'accès à l'eau douce et son utilisation, ainsi que les principaux facteurs influençant l'adoption ou le rejet de politiques visant à préserver les ressources en eau et les écosystèmes, tout en garantissant l'équité entre les parties prenantes.
[1] F. Branger, Isabelle Gouttevin, François Tilmant, Thomas Cipriani, Christine Barachet, et al.. Modélisation hydrologique distribuée du Rhône. [Rapport de recherche] Irstea. 2016, pp.116. https://hal.science/hal-02605058/
[2] https://www.inrae.fr/actualites/explore2-life-eauclimat-cles-ladaptation-gestion-leau
[3] Boyer, F. (2019) Le retour des forêts françaises, Confins; 39, https://doi.org/10.4000/confins.19070
[4] Lallemant, T., Touzet, T., & Gervaise, A. (2017). Une méthodologie nationale pour le géoréférencement et la vectorisation des cartes d’état-major, minutes au 1/40 000.
Revue forestière française, 69(4), 341-352. https://dx.doi.org/10.4267/2042/67865
[5] https://geoservices.ign.fr/bdorthohisto
[6] Büttner, G., Kosztra, B., & Maucha, G. (2021). Copernicus land monitoring service, user manual. European Environment Agency, Copenhagen, Denmark. https://land. copernicus. eu/user-corner/technical-library/clcproduct-user-manual.
[7] https://www.inrae.fr/departements/aqua
Formations et compétences recherchées
Master/Ingénieur (Bac+5)
- Formation recommandée : master (ou diplôme équivalent) en hydrologie et ressource en eau.
- Connaissances et compétences souhaitées : hydrologie de bassin versant ressources en eau, modélisation ; maîtrise d’un langage de programmation (ex : R, Python, Matlab) ; traitement de données géographiques (ex : QGIS) ; maîtrise de l’anglais scientifique à l’écrit et à l’oral.
- Expériences appréciées : expérience préalable de développement et mise en œuvre de modèle hydrologique, si possible distribué ; expérience préalable de collecte et de traitement de données d’usage ou de gestion de l’eau (consommation eau potable, irrigation, gestion de barrage) .
- Aptitudes recherchées : organisation et autonomie dans le travail, capacité de travail en équipe pluridisciplinaire, capacités de synthèse et de rédaction et de communication scientifiques (français, anglais), motivation pour les questions environnementales, motivation pour la recherche et l’analyse de données historiques.
Votre qualité de vie à INRAE
En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :
- jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective;
- remboursement transport domicile-travail à hauteur de 75%
Modalités pour postuler
J'envoie mon CV et ma lettre de motivation
Les personnes accueillies à INRAE, établissement public de recherche, sont soumises aux dispositions du Code de la fonction publique notamment en ce qui concerne l’obligation de neutralité et le respect du principe de laïcité. A ce titre, dans l’exercice de leurs fonctions, qu’elles soient ou non au contact du public, elles ne doivent pas manifester leurs convictions, par leur comportement ou leur tenue, qu’elles soient religieuses, philosophiques ou politiques. > En savoir plus : site fonction publique.gouv.fr
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