Attribution des feux de forêts en Europe au changement climatique

Contexte et enjeux

Depuis le XX^ème siècle, les activités anthropiques sont en constante augmentation, provoquant une détérioration de la qualité des ressources en eau. Les activités agricoles et industrielles des bassins versants produisent des nutriments qui sont drainés dans les lacs par les rivières. Cette accumulation de nutriments conduit à un développement important d’algues, notamment les cyanobactéries, appauvrissant l’écosystème du lac : on parle d’eutrophisation. Les cyanobactéries ont un impact direct sur l’écologie en affectant la biodiversité des lacs, mais les dommages sont également économiques. En effet, les cyanobactéries pouvant produire des cyanotoxines dangereuses pour la santé, un seuil trop élevé de cyanobactéries peut entraîner une fermeture des zones de baignades et de pêche sur les lacs, engendrant une baisse des fréquentations et donc des conséquences négatives sur le plan économique.

Objectifs

Le but de la thèse est de développer des outils numériques d’aide à la gestion de lacs eutrophes. 

Une modélisation par équations aux dérivées partielles (EDP) de la dynamique d’un lac eutrophe sera utilisée pour la recherche de nécessaires compromis socio-économiques et écologiques, entre l’apport de nutriments et les dommages causés aux utilisateurs du lac. En préparation à ce travail, la structure du modèle d’EDP et la faisabilité théorique de l’approche ont déjà été validées dans un très récent travail de la responsable scientifique (Choquet and Comte, 2023). La question sera traitée sous l’angle d’un problème de contrôle optimal sous contraintes des dynamiques couplées des nutriments et des cyanobactéries dans les eaux du lac, le contrôle étant la charge entrante de nutriments dans le lac.

L’objectif de cette thèse est d’abord d’enrichir le modèle mathématique pré-cité en introduisant les facteurs importants de l’eutrophisation. On peut penser à des paramètres météorologiques tels que la température ou la couverture nuageuse. Leur importance sera validée et quantifiée à partir de séries temporelles de données satellite via des outils de traitement et d’analyse d’images. Le but est aussi d’observer de potentielles zones spécifiques ciblées par les cyanobactéries et de les relier à la bathymétrie, aux courants entrants, au forcing du vent.

Plusieurs scénarios de gestion réalistes seront proposés et testés numériquement afin de fournir des outils d’aide à la gouvernance aux décideurs de la gestion des lacs sous la forme d’un « jeu sérieux ».

Partenaires INRAE

Partenaire extérieur