Dynamique biogéochimique du carbone dans les vasières intertidales : mesures à haute fréquence et changement d’échelle (h/f)

Introduction : Les doubles crises du changement climatique et de la perte de biodiversité représentent deux des plus grands défis auxquels l’humanité est confrontée au 21ᵉ siècle. Les écosystèmes sédimentaires intertidaux, qui s’étendent sur plus de 10 000 km² le long des côtes maritimes de l’Europe, offrent des services écosystémiques essentiels tels que la séquestration du carbone, l’adaptation au climat et le soutien à la biodiversité. Toutefois, ces habitats sont de plus en plus menacés par la fragmentation, l’épuisement des ressources et la montée du niveau de la mer. Ce projet de thèse s’inscrit dans l’initiative REWRITE (REWilding and Restoration of Intertidal Sediment Ecosystems for Carbon Sequestration, Climate Adaptation and Biodiversity Support), en tant que précurseur de nouvelles approches de régénération et de restauration visant à renforcer la résilience écologique et sociétale de ces écosystèmes vitaux. Parmi eux, les vasières intertidales sont caractérisées par une forte production primaire brute dominée par les microphytobenthos. Cette particularité permettrait la quantification du stock de carbone par télédétection et offrirait des possibilités de changement d’échelle. Ces zones subissent des changements physiques, chimiques et biologiques rapides liés aux cycles des marées, aux conditions météorologiques et aux activités humaines. Ces processus peuvent déplacer et transformer le carbone fixé par les microphytobenthos. Comprendre les dynamiques haute fréquence de ces interfaces est donc essentiel pour prévoir l’évolution des cycles biogéochimiques des vasières dans un contexte de changement climatique, et leur capacité de séquestration du carbone.
Objectifs généraux de la recherche : Ce projet de doctorat vise à explorer les dynamiques biogéochimiques à haute fréquence des interfaces de vasières intertidales et à développer un modèle robuste pour prédire les processus précoces de diagénèse ainsi que fournir des conditions aux limites pour les modèles d’extrapolation. Plus précisément, le projet consistera à :
1. Mesurer les variations à haute fréquence des propriétés physico-chimiques des sédiments des vasières (ex. : gradients redox interfaciaux, composition des eaux interstitielles et flux de carbone, topographie sédimentaire).
2. Modéliser les processus de diagénèse précoce, en mettant l’accent sur la dégradation de la matière organique, le cycle des nutriments et les transformations minérales.
3. Contribuer au développement d’un cadre d’extrapolation permettant de transposer les résultats obtenus à l’échelle de la station à l’ensemble de la vasière.
Méthodologie :
1. Études de terrain : Réaliser une surveillance haute résolution sur des sites de vasières intertidales, en utilisant des technologies de capteurs avancées pour capturer les variations des propriétés sédimentaires, des flux de marée et des paramètres environnementaux avec une résolution temporelle de 1 minute à 1 heure. Une nouvelle station benthique automatisée sera initialement déployée dans une vasière de l’estuaire de la Loire en France. Le même équipement pourra ensuite être utilisé sur d’autres sites européens démonstrateurs, comme la Ria de Aveiro, au Portugal.
2. Développement de modèle : Construire un modèle numérique couplant les dynamiques interfaciales à haute fréquence avec les mécanismes de diagénèse propres à la matière organique d’origines différentes (autochtones et allochtones), présentant des réactivités contrastées. Intégrer des données multi-échelles pour permettre une extrapolation fiable.
3. Extrapolation : Utiliser des approches de télédétection, des méthodes géostatistiques et de l’apprentissage automatique pour intégrer les processus locaux à l’échelle spatiale de la vasière, avec une applicabilité dans les contextes écologiques et de gestion.
Résultats attendus :
• Un ensemble de données complet caractérisant la variabilité temporelle des interfaces de vasières intertidales.
• Un modèle de diagénèse validé capable de simuler les processus précoces à haute résolution temporelle. Une comparaison entre des sites ayant des historiques différents (restaurés/réensauvagés récemment ou anciennement, sites abandonnés, naturels ou fortement anthropisés) sera alors possible. Ces sites seront choisis en concertation avec les partenaires de REWRITE.
• Un cadre d’extrapolation reliant les observations à fine échelle aux évaluations régionales des écosystèmes.
Importance : Cette recherche approfondira notre compréhension des dynamiques des vasières intertidales, en fournissant des éléments essentiels sur leur fonctionnement écologique et leur résilience. Les résultats orienteront les stratégies de conservation, soutiendront les efforts de gestion du carbone, et renforceront les capacités de prédiction pour les systèmes côtiers confrontés au changement climatique. En intégrant les dynamiques à haute fréquence, la modélisation de la diagénèse et les techniques d’extrapolation, ce projet de doctorat contribuera à une meilleure compréhension des systèmes de vasières intertidales, en comblant le fossé entre les processus locaux et les objectifs plus larges de gestion environnementale.
Compétences de recherche requises : Nous recherchons un(e) candidat(e) au doctorat possédant les compétences suivantes :
• Expérience démontrée dans le domaine des sciences de la Terre (ex. : océanographie, systèmes aquatiques, chimie, physique)
• Expérience démontrée en calcul scientifique
• Capacité à travailler de manière autonome et en équipe
• Bonnes compétences en communication écrite et orale en anglais


Contexte de travail

LSCE – Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, France (https://www.lsce.ipsl.fr) Le LSCE est un laboratoire de recherche de renommée mondiale, fruit d’une collaboration entre le CEA, le CNRS et l’Université de Versailles Saint-Quentin (UVSQ).
Thèmes principaux Les recherches du LSCE portent sur :
Le climat et son impact sur les écosystèmes et les sociétés, Le cycle du carbone, y compris la surveillance et les prévisions du CO₂ sur les environnements terrestres et océaniques.
Le LSCE regroupe environ 300 personnes, incluant chercheurs, ingénieurs et personnels administratifs, ainsi que de nombreux doctorants et étudiants en master.
Ce projet offrira à l’employé(e) l’opportunité de travailler directement sur des méthodes avancées, en collaboration avec les chercheurs du LSCE et d’autres institutions européennes.
Le laboratoire se situe à environ 20 km du centre de Paris, dans la zone verte de l’Orme des Merisiers. Le travail de recherche bénéficiera du soutien de l’équipe OCEANIS.