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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Centre Alpin sur les Réseaux Trophiques et Ecosystèmes Lacustre

Offre Stage M2 - Modélisation des émissions de CO2 et CH4 par les lacs

Offre de Stage de 6 mois en 2022

Offre Stage M2 - Modélisation des émissions de CO2 et CH4 par les lacs
Offre Stage M2 - Modélisation des émissions de CO2 et CH4 par les lacs

Description du projet

Les écosystèmes aquatiques produisent, dégradent, stockent et échangent de grandes quantités de carbone avec l'atmosphère qui peuvent importer dans le cadre du changement climatique1,2,3. Notamment, de nombreux lacs d'eau douce sont sursaturés en dioxyde de carbone (CO2) par rapport à l'atmosphère, ce qui en fait une source importante de carbone atmosphérique. La dégradation du carbone (C) organique est contrôlée en partie par des processus anaérobies, (e.g. dans les sédiments) dont la méthanogenèse, qui contribuent à l'émission de méthane (CH4) et de CO2 dans l'atmosphère. Les modèles numériques lacustres basés sur les processus peuvent être utilisés pour simuler à la fois les stocks organiques et inorganiques de carbone dans les lacs et peuvent documenter les échanges avec l'atmosphère. Les modèles unidimensionnels ont été largement mis en œuvre au cours des dernières années 4–6, mais la plupart de ces modèles sont calibrés et validés pour de très courtes périodes de temps à partir de données instrumentales, ce qui limite potentiellement la robustesse des reconstructions à long terme et empêche l'inclusion des estimation dans les scénarios futurs. Pour analyser la variabilité à long terme et les effets du changement climatique sur les flux de carbone inorganique et de méthane des lacs, le candidat retenu s'appuiera sur le modèle d'écodynamique aquatique (AED ; module aed_carbon, URL) et sur des séries pluri-décennales de données empiriques de l'Observatoire français des LAcs (OLA) (URL). À terme, les simulations du modèle pourront être également contraintes par les données issues d’enregistrements sédimentaires de conditions d'oxygène7,8 et de productivité primaire au cours des 300 dernières années. Dans l'ensemble, l'approche du modèle 1D aidera à quantifier les tendances du flux de CO2 CH4 dans les lacs périalpins encore inexistantes pour les périodes longues, ici au cours de la période 1850-2100. Le projet cherchera à terme à transférer les connaissances des simulations de modèles aux gestionnaires de lacs pour anticiper les changements futurs des conditions géochimiques des lacs périalpins ainsi que des services qui en dépendent.

Résultats attendus: 

  1. Simulation la dynamique du CO2 et du CH4 de lacs périalpins profonds
  2. Étalonnage et validation du modèle avec des mesures complètes de la concentration de CO2 dans les sédiments et/ou la colonne d'eau. 
  3. Validation améliorée des approches de modèle 1D avec des données limnologiques à long terme et des enregistrements  sédimentaires 
  4. Recommandations pour les gestionnaires de lac 

Unité d’accueil: 

Le Centre INRAE ​​CARRTEL, Technolac, Bourget du lac, France, est un institut limnologique de premier plan avec une communauté large et diversifiée de chercheurs, d'étudiants et de personnel de soutien. CARRTEL contribue à comprendre comment les changements humains et climatiques affectent les ressources fondamentales et les fonctions écologiques des systèmes lacustres et de leurs bassins versants, et comment cela affecte les services écosystémiques tels que la nourriture, l'eau potable, la biodiversité, le maintien de la faune et de la flore aquatique, la régulation des débits d'eau, le transfert et la séquestration des éléments nutritifs ou des polluants. CARRTEL dispose de deux implantations : le campus Technolac près du lac du Bourget (URL), et une station limnologique près du lac Léman. Au niveau institutionnel, divers groupes techniques internes soutiendront le projet. A Technolac, le projet sera soutenu par des plates-formes analytiques partagées, avec des installations informatiques comprenant un raid de capacité de stockage partagé et le cluster MUST. Le candidat retenu sera pleinement intégré à l'institut et bénéficiera d'une pleine participation à diverses interactions facilitées par un programmes ANR, un postdoc et un ingénieur d’étude sur le même sujet actuellement, des séminaires, des groupes de discussion et des réunions de laboratoire, ainsi que des discours interdisciplinaires mensuels donnés par des chercheurs de la discipline.

Compétences requises

  • Bonnes compétences en programmation dans les langages de programmation scientifiques typiques (par exemple, Python, R, etc.). Volonté de faire face à des problèmes de modélisation complexes. La maîtrise des mathématiques et des statistiques est essentielle. Connaissances de base sur les processus physiques et/ou biogéochimiques affectant les systèmes aquatiques. 
  • La maîtrise de la langue anglaise est souhaitée, ainsi que de bonnes compétences en communication, tant à l'oral qu'à l'écrit. 

Conditions

  • Financement: Agence Nationale de la Recherche (ANR)
  • Durée : Contrat de travail à temps plein de 6 mois 
  • Date limite de candidature : 03 janvier 2022 
  • Début de contrat : janvier/février 2022

Encadrement : 

  • Dr Jean-Philippe JENNY (INRAE), 
  • Dr Emilie Lyautey (Université Savoie Mont-Blanc), 
  • Dr Brigitte Vinçon-Leite (Ecole des Ponts, LEESU) 

Renseignements

Pour plus d'informations sur ce projet, veuillez contacter Jean-Philippe JENNY jean-philippe.jenny@inrae.fr  

References

  1. Cole, J. J. et al. Plumbing the Global Carbon Cycle: Integrating Inland Waters into the Terrestrial Carbon Budget. Ecosystems 10, 172–185 (2007).
  2. Abril, G. & Borges, A. V. Ideas and perspectives: Carbon leaks from flooded land: do we need to replumb the inland water active pipe? Biogeosciences16, 769–784 (2019).
  3. Tranvik, L. J. et al. Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate. Limnology and Oceanography 54, 2298–2314 (2009).
  4. Bruce, L. C. et al. A multi-lake comparative analysis of the General Lake Model (GLM): Stress-testing across a global observatory network. Environmental Modelling & Software 102, 274–291 (2018).
  5. Shatwell, T., Thiery, W. & Kirillin, G. Future projections of temperature and mixing regime of European temperate lakes. Hydrology and Earth System Sciences 23, 1533–1551 (2019).
  6. Snortheim, C. A. et al. Meteorological drivers of hypolimnetic anoxia in a eutrophic, north temperate lake. Ecological Modelling 343, 39–53 (2017).
  7. Jenny, J.-P. et al. Inherited hypoxia: A new challenge for reoligotrophicated lakes under global warming : Holocene hypoxia dynamics in large lakes. Global Biogeochemical Cycles 28, 1413–1423 (2014).
  8.  Jenny, J.-P. et al. Urban point sources of nutrients were the leading cause for the historical spread of hypoxia across European lakes. PNAS 113, 12655–12660 (2016).