Structure paysagère et dynamiques spatiales des transferts hydro-sédimentaires. Approche par simulation multi-agents

Many socio-economic and environmental issues associated with hydro-sedimentary transfers are organized within hydrosystems from agricultural fields up to rivers streams (soil loss, soil infertility, diffuse pollution, turbid flood ...). If transfers initiation conditions are well known at the agricultural field levels, the flow dynamic that occur on the slope remains poorly understood. It is especially true in small hydrosystems in north-western France, where the abundance of linear networks (hedges, roads, ditches, etc.) that could interfere with the topographic flow dynamics are present in the landscape. To measure these impacts, which remain difficult to estimate, two complementary approaches have been developed within this thesis. First, a quantification of the hydro-sedimentary transfers was achieved during different rainfall events on a small Normandy catchment (17.6 km², BV Lingèvres, Calvados). This work allowed us to highlight the importance of sedimentary flows that can pass though during runoff episode and the complexity of spatio-temporal dynamics induced by the landscape structure. In parallel to this "field" approach, a computer model in multi-agent systems (SMA) was designed. By relying on SMA capabilities to bring out the overall dynamics of a system based on interactions at a local level, it is possible to reconstruct the path of runoff and get clues on spatial analysis in order to measure the effect of the landscape structure. The SMA model requires little input data and was applied to various catchment with different landscape features. This model produces interesting results that allow us to better understand the consequences of the landscapes on runoff.De nombreux enjeux socio-économiques et environnementaux sont associés aux transferts hydro-sédimentaires qui s’organisent au sein des hydrosystèmes, depuis les parcelles agricoles jusqu’aux cours d’eau (pertes en sol, diminution de la fertilité des sols, pollution diffuse, crues turbides, etc.). Si les conditions d’initiation des transferts sont bien connues à l’échelle de la parcelle agricole, les dynamiques d’écoulements qui se produisent sur les versants restent mal connues, et ce particulièrement dans les petits hydrosystèmes du nord-ouest de la France, où la mosaïque paysagère et notamment la présence plus ou moins importante de réseaux linéaires (haies, routes, fossés, etc.) contraint la dynamique purement topographique des écoulements. Afin de mesurer ces impacts, qui restent aujourd’hui peu aisés à estimer, deux approches complémentaires ont été mises en place dans le cadre de cette thèse. Tout d’abord, un travail de quantification des transferts hydro-sédimentaires a été réalisé au cours de différents épisodes pluvieux sur un petit bassin versant normand (17,6 km², BV de Lingèvres, Calvados). Il permet de mettre en évidence l'importance des flux sédimentaires qui peuvent transiter en période de ruissellement et la complexité des dynamiques spatio-temporelles induite par la structure paysagère. En parallèle de cette approche "de terrain", un modèle sous Système Multi-Agents (SMA) a été conçu. En s'appuyant sur les capacités des SMA à faire émerger la dynamique globale d'un système à partir des interactions à un niveau local, il est possible de reconstruire le parcours des écoulements de surface et d'obtenir des indices d'analyses spatiales capables de mesurer les effets de la structure paysagère. Le modèle, nécessitant que peu de données en entrée, a été appliqué sur différents bassins aux caractéristiques paysagères distinctes et offre des résultats intéressants pour mieux appréhender les conséquences des paysages sur les écoulements de surface

Prospective environnementale et géographie : Apports de la dimension spatiale

réalisées depuis ma prise de fonction en tant que chargé de recherche CNRS en 2007 au sein du laboratoire GEODE UMR 5602 CNRS/UT2J à Toulouse. Elle porte sur les développements et les avancées scientifiques issus du croisement de la géographie et de la prospective environnementale, et tente de synthétiser les apports de la dimension spatiale pour explorer le futur.L’exploration du futur à des fins environnementales et sociales avait été identifiée, dans les années 2000, comme stratégique par les Instituts des Sciences Humaines et Sociales (Section 39) et Ecologie et Environnement du CNRS. L’émergence des demandes sociétales pour la gestion à moyen et long terme des milieux et des ressources corroborait cet enjeu scientifique. Le besoin repose notamment sur une approche finement spatialisée permettant une évaluation quantitative. Il s’agissait alors d’aller plus loin que la prospective territoriale et invitait à revisiter, voire inventer les méthodes à mettre en oeuvre.Ces recherches, émergentes, concilient des activités d’encadrement et d’enseignement, de l’administration et de l’animation et des projets de recherches. En effet, pour être partagées et éprouvées, il me semblait fondamental de les promouvoir au sein de projets et de réseaux de recherches, mais également de les diffuser dans l’enseignement et dans la formation à et par la recherche. Le fait même d’arriver dans un environnement scientifique nouveau et inconnu ne résulte pas que du hasard (et/ou de la naïveté). Cela illustre aussi la volonté de s’éprouver soi-même, tant personnellement que professionnellement.Fondamentalement méthodologiques, ces recherches peuvent s’appliquer à une multitude de thèmes de recherches (gestion de l’eau, biodiversité, risques, climat, etc.). Au travers ce mémoire, et les différents exemples abordés, j’espère démontrer de l’intérêt même de ces recherches, et plus précisément de l’apport de la dimension spatiale à la prospective. Si (de façon probablement peu objective) j’en suis intimement persuadé, un indicateur fondamental à mes yeux me permet d’en faire l’auto-évaluation et la veille : le devenir des jeunes chercheurs que j’encadre, co-encadre ou accompagne dans leurs recherches. Il m’est ainsi possible de vérifier le caractère porteur ou novateur des thèmes / méthodes développés.Ce mémoire d’habilitation à diriger des recherches présente ainsi successivement :1. Mon curriculum vitae. Cette partie synthétise mon investissement dans la formation à et par la recherche, dans l’administration et l’animation de la recherche dans ce domaine.2. Ma production scientifique.3. Les principaux résultats des recherchées réalisées. Une première partie présente un état de l’art et des propositions relatives aux méthodes permettant d’intégrer la dimension spatiale dans la démarche prospective. Ensuite, deux autres parties présentent des applications sur des milieux et des thématiques environnementales différentes : les milieux urbains et les milieux montagnards.4. Les perspectives de recherches qui s’articulent autour des trois axes préférentiels : un retour vers la télédétection pour faciliter la prise en compte de la dimension spatiale ; une évaluation environnementale « multi-proxy » pour un meilleur éclairage prospectif ; et d’autres développements méthodologiques pour explorer le passé et mieux intégrer les acteurs

L'AIS : une donnée pour l'analyse des activités en mer

4 pages, session "Mer et littoral"International audienceCette contribution présente des éléments méthodologiques pour la description des activités humaines en mer dans une perspective d'aide à la gestion. Différentes procédures, combinant l'exploitation de bases de données spatio-temporelles issue de données AIS archivées à des analyses spatiales au sein d'un SIG, sont testées afin de caractériser le transport maritime en Mer d'Iroise (Bretagne, France) sur les plans spatiaux, temporels et quantitatifs au cours d'une année

Exploring subtle land use and land cover changes: a framework for future landscape studies

UMR AMAP, équipe 3International audienceLand cover and land use changes can have a wide variety of ecological effects, including significant impacts on soils and water quality. In rural areas, even subtle changes in farming practices can affect landscape features and functions, and consequently the environment. Fine-scale analyses have to be performed to better understand the land cover change processes. At the same time, models of land cover change have to be developed in order to anticipate where changes are more likely to occur next. Such predictive information is essential to propose and implement sustainable and efficient environmental policies. Future landscape studies can provide a framework to forecast how land use and land cover changes is likely to react differently to subtle changes. This paper proposes a four step framework to forecast landscape futures at fine scales by coupling scenarios and landscape modelling approaches. This methodology has been tested on two contrasting agricultural landscapes located in the United States and France, to identify possible landscape changes based on forecasting and backcasting agriculture intensification scenarios. Both examples demonstrate that relatively subtle land cover and land use changes can have a large impact on future landscapes. Results highlight how such subtle changes have to be considered in term of quantity, location, and frequency of land use and land cover to appropriately assess environmental impacts on water pollution (France) and soil erosion (US). The results highlight opportunities for improvements in landscape modelling

Accentuation récente de la vulnérabilité liée à la mobilité du trait de côte et à la salinisation des sols dans l’archipel de Kerkennah (Tunisie)

The Kerkennah archipelago, located in the Gabes Gulf in Tunisia is composed of 10 little islands with a very low landforms a soft and fragile lithology. The lowest areas are occupied by sabkha, which are sterile and salty. The climate evolution, the relative sea level rise and the important evolution in the local production mode and lifestyle caused changes in the land use. In this context, we tried to understand the evolution of vulnerability linked to the coastline mobility and to the soil salinization since the 60’s. Diachronic studies of photointerpretation and remote sensing have been performed to observe and quantify the evolution of land use, of the position of the coastline and of the extension of the sebkhas. From this studies and field data, it was found that the coasts are undergoing significant erosion (0.12m/y) and that the sabkha are extending. Those physical phenomena associated to the evolutions of land use and to management methods sometimes unadapted, conduct to the increase of the vulnerability linked to the coastline mobility and the soil salinization. The results of a survey proposed to 139 people suggest that the local population perceives the coastline retreat and the soil salinization as worrying and dangerous phenomena. So the local context is quite consistent with real damaging phenomena and a population that seems to be aware of it. However the littoral management in the archipelago doesn’t seem to take into account neither the vulnerability nor the perception and the knowledge of the local population. So, even if the integrated coastal zone management is recommended in Tunisia, it is not set up in Kerkennah.L’archipel de Kerkennah, situé dans le Golfe de Gabès en Tunisie, est composé d’une dizaine de petites îles dont le relief est très plat et la lithologie meuble et fragile. Les espaces les plus bas sont occupés par des sebkhas, espaces salés et stériles. L’évolution du climat et l’élévation relative du niveau de la mer ainsi que les évolutions importantes des modes de vie et de production locaux ont conduit à des changements majeurs dans l’occupation du sol. Dans ce contexte, cette thèse vise à comprendre l’évolution de la vulnérabilité liée à la mobilité du trait de côte et à la salinisation des sols depuis les années 1960. Des études diachroniques de photo-interprétation et télédétection ont été réalisées afin d’observer et mesurer l’évolution de l’occupation du sol, du trait de côte et de l’extension des surfaces de sebkhas. Grâce à ces études et à des relevés de terrain, il est apparu que les côtes subissent majoritairement une érosion significative (0,12m/an) et que les surfaces de sebkhas s’étendent. Ces phénomènes physiques, associés aux évolutions de l’occupation des sols et aux modes de gestion parfois peu adaptés, ont conduit à une augmentation de la vulnérabilité liée à la mobilité du trait de côte et à la salinisation des sols. Les résultats d’un questionnaire, proposé à 139 personnes, laissent penser que la population locale perçoit le retrait de la côte et la salinisation des sols comme étant des phénomènes préoccupants et dangereux. Ainsi le contexte local est plutôt cohérent avec des phénomènes dommageables réels et une population qui semble les connaître. Cependant, la gestion littorale dans l’archipel ne semble prendre en compte ni la vulnérabilité existante, ni la perception et les connaissances de la population locale. Même si la gestion intégrée des zones côtières est préconisée en Tunisie, elle n’est pas mise en place dans l’archipel de Kerkennah