Atelier national sur les nuages polaires

24/06/2025 09:00

SIRTA / ICEO : Journée Scientifique 2025

24/06/2025 09:00

Evénement de clôture projet FAIR-EASE

12/06/2025 09:00

Menaces sur les sciences de la durabilité

05/03/2025 17:00

Webinaire organisé par l’Association des journalistes de l’environnement (AJE).

Eau et société

04/03/2025 09:00

Le thème « Cycle de l’eau » de l’IPSL, organise une journée de séminaire sur les relations Eau-Société.

Vers une explication plus correcte et pertinente de l'effet de serre

14/02/2025 10:00

Séminaire organisé par l’UFR Terre Environnement Biodiversité.

Analyse des sources d’émissions et des puits pour les trois principaux gaz à effet de serre par méthodes comparées montantes et descendantes : un outil incontournable pour l’évaluation du respect des engagements de l’Accord de Paris sur le Climat. Le cas

09/12/2022 09:30

Analyse des sources d’émissions et des puits pour les trois principaux gaz à effet de serre par méthodes comparées montantes et descendantes : un outil incontournable pour l’évaluation du respect des engagements de l’Accord de Paris sur le Climat. Le cas de l’Afrique.

Étant donné que les GES sont bien mélangés dans l’atmosphère, et du fait de la complexité des différents processus du transport atmosphérique, les conséquences du forçage radiatif anthropique induit par les principales zones émettrices de GES ne se produisent pas nécessairement directement sur ces territoires. Ainsi, l’Afrique est le continent qui est historiquement le moins responsable des émissions cumulées de GES. Pourtant, le dernier rapport du GIEC (AR6) a mis en évidence que cette région est l’une des zones qui est déjà les plus touchées au monde par les conséquences du changement climatique d’origine anthropique. Des articles pionniers sur les émissions anthropiques et le budget carbone de l’Afrique comme celui de Ciais et al. (2011) avaient aussi souligné que « l’Afrique augmentera probablement sa part d’émissions globales au cours des décennies à venir » (Canadell, 2009). Or ce continent est relativement peu étudié. C’est pourquoi, nous avons choisi de focaliser l’étude au centre de ce manuscrit sur le périmètre Africain, composé de plus de 50 pays pour lesquels nous disposons de données. Un des objectifs principaux de notre thèse est d’effectuer une estimation des sources et des puits d’origine anthropique sur ce continent pour les trois principaux GES. Dans ce but, la méthodologie originale utilisée ici s’appuie d’une part, sur des données dites « montantes », c’est-à-dire des rapports nationaux officiels de pays, des inventaires statistiques et des modèles basés sur des processus chimiques et biogéochimiques. D’autre part, le deuxième volet de la méthode consiste en une comparaison de ces données « montantes », avec des inversions de la méthode dite « descendante », c’est-à-dire des données satellite. Nous conduisons cette analyse pour les trois dernières décennies (1990-2018) en vue de dégager des tendances.

Le but de cette étude est aussi d’apporter des éléments de réponse à la problématique suivante : comment l’état actuel des outils scientifiques peut contribuer à évaluer le respect des engagements de l’Accord de Paris pour des pays ne faisant pas partie de l’Annexe I, et en particulier dans le cas des pays Africains ? Pour apporter des éléments de réponse à cette question importante du point de vue scientifique mais aussi sociétal, nous rappelons d’abord les principales caractéristiques des trois principaux GES en ce qui concerne le forçage du budget radiatif de la planète Terre, et contextualisons le monitoring des sources et des puits de GES d’origine anthropique dans le cadre du dispositif spécifique de Monitoring, Reporting et de Vérification de l’Accord de Paris. Nous développons ensuite une analyse originale des tendances pour les sources et pour les puits de GES au cours des trente dernières années, centrée sur le cas Africain. Nous élargissons enfin la discussion en proposant des perspectives plus globales sur le rôle des outils scientifiques pour une évaluation indépendante des pays du respect des engagements de l’Accord de Paris.

Représentation du zooplancton dans les modèles de biogéochimie marine et implications pour le cycle du carbone dans l’océan

09/12/2022 14:00

L’objectif de ce doctorat est d’améliorer la compréhension du zooplancton, à savoir les mécanismes contrô- lant son développement et ses impacts présents et futurs sur la biogéochimie marine et les écosystèmes. La première partie se focalise sur les caractéristiques du cycle de vie du mésozooplancton et ses impacts sur l’écosystème marin. Elle se base sur un modèle sans dimension spatiale de la zone épipélagique de l’océan. La seconde partie s’attache à caractériser le rôle du macrozooplancton gélatineux filtreur dans le cycle du carbone global en utilisant la composante de biogéochimie marine d’un modèle « Système-Terre ».
Le mésozooplancton, principalement composé de métazoaires, subit d’importants changements de taille et donc de taux métaboliques au cours de son cycle de vie. Au contraire, le microzooplancton, principalement représenté par des protistes, voit son volume au maximum divisé par deux au cours de son cycle de vie, lors qu’il se divise. En conséquence, ses taux métaboliques évoluent peu par rapport au mésozooplancton. Afin de comprendre l’impact des cycles de vie sur la dynamique du mésozooplancton et ses conséquences sur le fonctionnement de l’écosystème planctonique, nous avons utilisé un modèle de chémostat sans dimension spatiale. Dans la version la plus simple, le mésozooplancton est décrit comme des protistes, comme dans la plupart des modèles de la biogéochimie marine. Dans la version la plus complexe, il est décrit par une formulation basée sur la taille incluant une reproduction explicite. Cette dernière formulation a eu un impact important sur le mésozooplancton, en générant une dynamique en cohortes associée à un retard de quelques mois dans la réponse du mésozooplancton à une augmentation soudaine de la disponibilité en proies. En conséquence, la dynamique des plus hauts niveaux trophiques pourrait être affectée par les caractéristiques du cycle de vie du mésozooplancton.

Le macrozooplancton gélatineux filtreur (MGF), à savoir les salpes, les pyrosomes et les doliolides, est un composant essentiel de l’écosystème marin. Son alimentation par filtration lui donne accès à une gamme très large d’organismes, et en particulier à des proies de très petite taille. De plus, la plupart de ces organismes produisent des carcasses et/ou des pelotes fécales qui coulent à des vitesses extrêmement rapides (jusqu’à 1500 mètres par jour) contrairement aux autres organismes zooplanctoniques. Même si ces organismes ne représentent qu’une faible proportion de la biomasse globale (moins de 5 %), le flux vertical de matière organique induit pourrait être substantiel. Les travaux effectués permettent d’obtenir une estimation globale de l’influence du MGF sur la biogéochimie marine, basée sur la composante biogéochimie marine PISCES du modèle d’océan NEMO. Le MGF modélisé contribue fortement à l’export de carbone (0.4 PgC/an à 1000m), en particulier dans les régions peu productives (jusqu’à 40 % de l’export à 1000m), où il domine le macrozooplancton.

Enfin, des études suggèrent que le changement climatique favorisera les organismes phytoplanctoniques de petite taille (pico-et nanophytoplancton). On peut donc s’attendre à ce que le MGF soit favorisé par rapport au reste du macrozooplancton. Des simulations forcées par un scénario de changement climatique ont permis d’évaluer l’évolution future de l’abondance du MGF et de leur impact sur le cycle du carbone. En particulier, il en résulte que le macrozooplancton gélatineux filtreur joue un rôle tampon sur le flux de carbone organique particulaire profond, le déclin de ce flux étant atténué par sa représentation dans le modèle (-15 % entre 2000 et 2100, soit 3 % de moins que le déclin de 18% simulé par un modèle sans MGF). En particulier, dans les zones peu productives, donc favorables au MGF mais fortement affectées par le changement climatique, le déclin de ce flux (de -17%) est attenué de 12% par rapport à un modèle sans MGF (estimé à -29%).

Variational Data Assimilation with Deep Prior. Application to Geophysical Motion Estimation

30/11/2022 14:00

La récente résurgence de l’apprentissage profond a bouleversé l’état de
l’art dans bon nombre de domaines scientifiques manipulant des données
en grande dimension. En particulier, la disponibilité et la flexibilité
des algorithmes ont permis d’automatiser la résolution de divers
problèmes inverses, apprenant des estimateurs directement des données.
Ce changement de paradigme n’a pas échappé à la recherche en prévision
météorologique numérique. Cependant, les problématiques inhérentes aux
géosciences comme l’imperfection des données et l’absence de vérité
terrain compliquent l’application directe des méthodes d’apprentissage.
Les algorithmes classiques d’assimilation de données, cadrant ces
problèmes et permettant d’inclure des connaissances physiques, restent à
l’heure actuelle les méthodes de choix dans les centres de prévision
météorologique opérationnels.

Dans cette thèse, nous étudions expérimentalement l’hybridation
d’algorithmes combinant apprentissage profond et assimilation de
données, avec pour objectif de corriger des erreurs de prévisions dues à
l’incomplétude des modèles physiques ou à la méconnaissance des
conditions initiales. Premièrement, nous mettons en évidence les
similitudes et nuances entre assimilation de données variationnelle et
apprentissage profond. Suivant l’état de l’art, nous exploitons la
complémentarité des deux approches dans un algorithme itératif pour
ensuite proposer une méthode d’apprentissage de bout-en-bout. Dans un
second temps, nous abordons le cœur de la thèse : l’assimilation de
données variationnelle avec a priori profond, régularisant des
estimateurs classiques avec des réseaux de neurones convolutionnels.
L’idée est déclinée dans différents algorithmes incluant interpolation
optimale, 4DVAR avec fortes et faibles contraintes, assimilation et
super-résolution ou estimation d’incertitude simultanées. Nous concluons
avec des perspectives sur les hybridations proposées.