Thèse Modélisation de l'Érosion Éolienne en Fonction des Pratiques Agricoles Développement d'Un Modèle à Bases Physiques H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Compte tenu de l'impact substantiel que l'érosion exerce sur la santé des sols, la prévention de l'érosion des sols est l'un des huit objectifs spécifiques du plan de mise en oeuvre de la mission élaborée par la Commission Européenne. Ainsi, grâce à une approche multi-processus imbriquée, le projet EUROSION (European Soil Erosion Monitoring and Modelling Network for Sustainable Agricultural Land Management ; https://eurosion.eu/), dans le cadre duquel est financée cette thèse, vise à développer un système dynamique paneuropéen de surveillance de l'érosion des sols pour évaluer l'état et les tendances de l'érosion des sols à différentes échelles spatiales et temporelles afin de proposer et promouvoir de meilleures pratiques de gestion auprès des gestionnaires de terres agricoles et des décideurs pour réduire l'érosion des sols.

Évaluer l'état et les tendances de l'érosion éolienne des sols à travers différentes échelles spatiales et temporelles nécessite de passer par des outils de modélisation numérique. Différents types d'approche existent pour modéliser, voire quantifier, l'érosion éolienne. Parmi ces approches, on peut citer les modèles à bases physiques dont celui développé par le Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, le Dust Production Model (DPM, Marticorena and Bergametti, 1995), qui permet de simuler les flux d'érosion éolienne et d'émission d'aérosols désertiques associés. A l'heure actuelle, ce modèle, développé à l'origine pour les régions arides, ne permet pas de faire des bilans de masse à l'échelle de la parcelle ni de prendre en compte les impacts de l'agriculture sur la capacité d'un sol à s'éroder sous l'action du vent. C'est pourquoi l'objectif de cette thèse va être d'adapter le DPM à la représentation et la quantification de l'érosion éolienne à l'échelle des parcelles agricoles. Pour ce faire, l'étudiant·e recruté·e pourra s'appuyer, dans un premier temps, sur la littérature et les nombreuses mesures réalisées en soufflerie et sur le terrain pour développer les paramétrisations nécessaires à l'adaptation du modèle. Dans un second temps, l'évaluation du modèle développé pourra être réalisée grâce aux mesures mises en oeuvre dans le cadre du projet EUROSION sur des parcelles agricoles dans des milieux pédoclimatiques variés. L'érosion éolienne est le résultat de la mise en mouvement des agrégats constitutifs du sol sous l'action du vent. Elle est à l'origine chaque année de l'émission de millions de tonnes d'aérosols (les aérosols terrigènes, plus couramment appelés aérosols désertiques) dans l'atmosphère : les résultats du projet Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6 ; Zhao et al., 2022) estiment que les émissions annuelles globales sont comprises entre 1300 et 7000 Tg/an. Dans les zones où ils sont émis, ces aérosols représentent une perte en nutriments pour les sols dont ils sont issus (e.g., Sterk et al., 1996), ce qui peut mettre en péril l'agriculture qui peut s'y développer.

Compte tenu de l'impact substantiel que l'érosion exerce sur la santé des sols, la prévention de l'érosion des sols est l'un des huit objectifs spécifiques du plan de mise en oeuvre de la mission élaborée par la Commission Européenne. Ainsi, grâce à une approche multi-processus imbriquée, le projet EUROSION (European Soil Erosion Monitoring and Modelling Network for Sustainable Agricultural Land Management ; https://eurosion.eu/), dans le cadre duquel est financée cette thèse, vise à développer un système dynamique paneuropéen de surveillance de l'érosion des sols pour évaluer l'état et les tendances de l'érosion des sols à différentes échelles spatiales et temporelles afin de proposer et promouvoir de meilleures pratiques de gestion auprès des gestionnaires de terres agricoles et des décideurs pour réduire l'érosion des sols.

Évaluer l'état et les tendances de l'érosion éolienne des sols à travers différentes échelles spatiales et temporelles nécessite de passer par des outils de modélisation numérique. Différents types d'approche existent pour modéliser, voire quantifier, l'érosion éolienne. Parmi ces approches, on peut citer les modèles à bases physiques dont celui développé par le Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, le Dust Production Model (DPM, Marticorena and Bergametti, 1995), qui permet de simuler les flux d'érosion éolienne et d'émission d'aérosols désertiques associés. A l'heure actuelle, ce modèle, développé à l'origine pour les régions arides, ne permet pas de faire des bilans de masse à l'échelle de la parcelle ni de prendre en compte les impacts de l'agriculture sur la capacité d'un sol à s'éroder sous l'action du vent. L'objectif de ce projet doctoral est de développer un modèle numérique à bases physiques permettant de quantifier (faire un bilan en masse) l'érosion éolienne en fonction de l'usage des sols et des pratiques agricoles à l'échelle des parcelles agricoles. Pour atteindre l'objectif défini dans le cadre de ce projet doctoral, l'étudiant·e recruté·e devra adapter le modèle DPM. Pour ce faire, elle/il pourra s'appuyer, dans un premier temps, sur la littérature et les nombreuses mesures réalisées en soufflerie et sur le terrain pour développer les paramétrisations nécessaires à l'adaptation du modèle. Dans un second temps, l'évaluation du modèle développé pourra être réalisée grâce aux mesures mises en oeuvre dans le cadre du projet EUROSION sur des parcelles agricoles dans des milieux pédoclimatiques variés.