Impact du changement climatique sur les réserves d'eau souterraines par application de différentes techniques satellites pour réduire les contributions hydrologiques // Impact of climate change on water reserves and groundwater: application of various sat

Les eaux souterraines, essentielles à la survie de plus de sept milliards de personnes dans le monde, jouent un rôle fondamental dans la gestion des ressources en eau douce. Cependant, ces aquifères sont de plus en plus menacées par la pression démographique, le changement climatique, les pratiques de gestion de cette ressource précieuse et la pollution. Dans de nombreuses régions connaissent une diminution drastique des réserves souterraines, voire leur épuisement complet.
Les méthodes traditionnelles de surveillance des aquifères, basées sur des mesures ponctuelles (puits et piézomètres), ont malheureusement d'une couverture limitée sur les continents et d'un suivi temporel très souvent discontinu. L'observation satellitaire, notamment avec le lancement d'une nouvelle génération de missions de gravimétrie spatiale GRACE et GRACE-FO depuis 03/2002, offre une opportunité unique de pallier à ces lacunes grâce à une surveillance spatio-temporelle continue et systématique à l'échelle mondiale. Les données de ces missions permettent d'estimer les variations des stocks d'eau souterrains et ainsi d'identifier les zones à risque d'appauvrissement des nappes phréatiques. Cependant, pour accéder à la contribution des eaux souterraines, il est nécessaire de réduire les données gravimétriques satellites grâce à des données les plus précises possibles sur les autres compartiments hydrologiques : les eaux de surface (lacs, rivières, humidité du sol, neige) voire la végétation.
Cette thèse est basée sur le développement de méthodes avancées d'analyse des données gravimétriques issues des missions de gravimétrie spatiale GRACE & GRACE-FO et voire de la future mission géodésique MAGIC en préparation. L'objectif principal est d'améliorer la séparation des compartiments hydrologiques superficiels de celui des eaux souterraines en intégrant des données complémentaires issues de modèles globaux pour les paramètres atmosphériques, et d'autres missions satellitaires telles que SMAP, SMOS et CYGNSS, qui fournissent des informations globales sur l'humidité des sols, de la végétation et des eaux libres. Des approches multi-techniques seront envisagées, elles combineront de manière optimale les différentes 'informations pour cartographier les variations des eaux souterraines de manière précise, et ainsi mieux comprendre leur dynamique à long terme face au changement climatique.
Le candidat devra posséder une formation en mathématiques, en physique, ou en sciences de la Terre ainsi que de compétences en programmation (Python, Matlab, Fortran, C ou C++). Autonomie, forte motivation et l'esprit d'initiative du candidat seront grandement appréciées.
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Groundwater is essential to the survival of more than seven billion people around the world, and plays a fundamental role in the management of freshwater resources. However, this resource is under increasing threat from population growth, climate change, unsustainable management practices and pollution. Many regions are experiencing a drastic and alarming decline in underground reserves, or even the complete exhaustion of aquifers.
Traditional methods of monitoring groundwater aquifers, based on point measurements (wells and piezometers), have unfortunately suffered from limited coverage over the continents and very often discontinuous temporal monitoring. Advances in satellite observation, notably with the launch of a new generation of GRACE and GRACE-FO space gravity missions since 03/2002, offer a unique opportunity to overcome these shortcomings through continuous and systematic spatio-temporal monitoring on a regional and global scale. The data from these missions can be used to estimate variations in groundwater stocks and thus identify areas at risk of flooding.In order to gain access to the contribution of groundwater, it is however necessary to reduce the satellite gravity data with the most accurate data possible on the other hydrological compartments: surface water (lakes, rivers, soil moisture, snow) and even vegetation are needed to accurately distinguish the contributions of the different hydrological compartments, in particular between groundwater, soil moisture and vegetation and surface water.
This thesis is based on the development of advanced methods for analyzing gravity data from the GRACE &, GRACE-FO space gravity missions and even from the future MAGIC geodetic mission in preparation. The main objective will be to improve the separation of superficial hydrological compartments from groundwater by integrating complementary data from global models for atmospheric parameters, and from other satellite missions such as SMAP, SMOS and CYGNSS, which provide global observational information on soil moisture, vegetation and open water. Multi-technology approaches will be developed to optimally combine these different sources of information in order to map variations in groundwater and improve the accuracy of groundwater estimates, and thus gain a better understanding of their long-term dynamics in the face of climate change.
The candidate should have a background in mathematics, physics or earth sciences, as well as programming skills (Python, Matlab, Fortran, C or C++). The candidate's autonomy, strong motivation and initiative will be greatly appreciated.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Concours de l'École Doctorale

Université de Toulouse

173 SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace

Le candidat devra posséder une formation en mathématiques, en physique, ou en sciences de la Terre ainsi que de compétences en programmation (Python, Matlab, Fortran, C ou C++). Autonomie, forte motivation et l'esprit d'initiative du candidat seront grandement appréciées.
The candidate should have a background in mathematics, physics or earth sciences, as well as programming skills (Python, Matlab, Fortran, C or C++). The candidate's autonomy, strong motivation and initiative will be greatly appreciated.