Approche couplée biogéochimie et modélisation pour l’établissement d’un plan de gestion des habitats marins (BIOGEMAR)

Les zones humides côtières sont des écosystèmes essentiels pour la planète. Elles offrent de nombreux services comme la purification de l’eau, la protection contre les inondations, le soutien à la pêche durable et le stockage du carbone, contribuant ainsi à la lutte contre le changement climatique. Cependant, ces milieux comme les marais, mangroves ou prairies marines sont fortement menacés par l’urbanisation, la pollution et d’autres activités humaines. Plus de 25 % de ces écosystèmes ont disparu au cours du dernier siècle. En Europe, la restauration de ces milieux est devenue une priorité, avec des objectifs ambitieux pour préserver ces habitats naturels dégradés. C’est dans ce cadre que s’inscrit le projet de thèse BIOGEMAR, qui se concentre sur les échanges de carbone et les perspectives d’évolution des habitats dans les zones humides côtières pour mieux comprendre le rôle et le devenir de ces zones dans le contexte actuel de changement climatique.

L’objectif du projet de thèse BIOGEMAR est de produire des plans de gestion pour la préservation et la restauration des habitats marins dans un contexte de changement climatique intégrant les variabilités de stockage de carbone existants à l’échelle de l’anse du Cul-de-Loup (Manche). Ce projet s’articule autour de deux approches innovantes et complémentaires étudiées à différentes échelles et qui se succéderont dans le temps avec :

1) La quantification des échanges gazeux (CO₂, CH₄) à l’interface air/sédiment à l’échelle des habitats. Pour ce faire, ce projet portera une attention particulière à la finalisation du développement méthodologique de chambre benthique émergée CO₂/CH₄ en contrôle à distance et open source (logiciel et montage du matériel). Ce développement méthodologique participera ainsi aux développements technologiques pour le laboratoire et pour les collègues extérieurs qui pourront s’équiper à moindre coût grâce à ce système open source. Ces méthodes seront accompagnées par les techniques déjà  en place au LUSAC pour l’évaluation des échanges dissous à l’interface eau/sédiment à l’échelle de l’habitat par la réalisation d’incubation de carottes sédimentaires pour les mesures d’oxygène dissous, de sels nutritifs et de biodiversité associée (Babcock et al., 2020 ; El Houssainy et al., in prep) et 2) à l’échelle individuelle en deux dimensions. Dans ce dernier cas,  le but est d’étudier les processus chimiques autour des systèmes racinaires en milieu végétalisés (Zostères et shorre) et les hotspots de matière organique et de bioturbation par l’utilisation d’un couplage innovant de gels DET 2D (Cesbron et al., 2014) et optode planaire en développement dans le projet ANR JCJC NISYEBIO (porteur de projet F. CESBRON ; 2021-2026, Duverger et al., in prep).

2) L’intégration des résultats à un modèle numérique type RANS (i.e. Reynolds Averaged Navier-Stokes) couplé à un modèle de transport sédimentaire. L’ensemble des données recueillies serviront à alimenter un modèle hydro-sédimentaire développé au sein d’une autre thèse portée par le LUSAC (projet MHysCo porté par Emmanuel POIZOT). Ainsi elles pourront être rassemblées et structurées dans un système d’information géographique (SIG) : Anse Du Cul-de-Loup (ADCL). Cet outil va dans un premier temps servir à bancariser toutes les informations présentes sur la zone. Cette tâche va être un premier effort important de synthèse des données. Son placement au sein d’un SIG permettra de faciliter et d’adapter les modes et les formes de diffusion auprès des différents publics intéressés. Une fois en place, le SIG ADCL sera le support informatif pour la mise en place d’un modèle numérique hydrodynamique à l’échelle de l’anse du Cul-de-Loup. Les données de localisation et de concentration des sources des éléments chimiques dissous et particulaires d’intérêts identifiés et quantifiés dans les axes précédents, seront en entrée d’un modèle RANS-MUSTANG. Une fois validé, le modèle numérique sera utilisé pour spatialiser et temporaliser le déplacement des particules en suspension et ainsi prédire la possibilité de préservation et/ou restauration des habitats marins au regard des phénomènes d’érosion, d’accumulation de sédiment observés au fond de l’anse et de montée des eaux.

Le doctorant participera au développement méthodologique, aux missions de terrain ainsi qu’aux analyses en laboratoire et traitement de données et modélisation. Ce projet doctoral s’inscrit dans le cadre du programme de recherche PEPR FairCarboN CABESTAN (ANR-22-PEXF-0007/ 2023-2028), qui mobilise les compétences de neuf laboratoires pour comparer les stocks et bilans de carbone dans différents domaines intertidaux métropolitains, de la Baie de Canche (50.0°N) au Bassin d’Arcachon (44.6°N) incluant l’anse du Cul-de-Loup (Manche).

Le LUSAC (Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg) est une unité de recherche (UR 4253) de l’université de Caen Normandie. Il est présent sur deux sites : Cherbourg-en-Cotentin et Saint-Lô. Il a été créé en 1994 pour regrouper des compétences pluridisciplinaires et développer des travaux de recherche dans le domaine de l’énergie et des matériaux. C’est un laboratoire des sciences pour l’ingénieur qui développe une recherche souvent issue de problématiques industrielles. Il rassemble des compétences dans les domaines de la thermique, des systèmes énergétiques, du stockage de l’énergie, de la mécanique des fluides, de l’environnement marin et des matériaux.

Le doctorant sera localisé au Cnam Intechmer au sein d'une équipe d'enseignant-chercheur en sciences de l'environnement marin du LUSAC. Intechmer est une équipe pédagogique nationale du Conservatoire national des arts et métiers (Cnam), grand établissement de l'enseignement supérieur. Créée en 1981, elle a pour missions de dispenser un enseignement supérieur théorique et pratique dans les domaines des sciences de la mer, de mener des actions de recherche fondamentale et appliquée, et de participer à la diffusion de la culture scientifique et technique. Face à la mer, le Cnam-Intechmer est implanté sur le site de Collignon à Tourlaville, Cherbourg-en-Cotentin, Normandie.

Master en géoscience ou équivalent. Une expérience en biogéochimie ou écologie des herbiers et modélisation numérique est attendue. Bonne maîtrise de l’anglais attendue.