Préservation des Vergers de Savoie face aux gelées printanières. Rôle du vent catabatique sur le processus de gelée radiative en coteau. // Protecting Orchards from Spring Frosts: The Role of Katabatic Winds in Radiation Frost Processes on Slopes

Le dérèglement climatique actuel se traduit par une recrudescence des phénomènes météorologiques extrêmes et leur amplification. Parmi ceux-ci, les gelées printanières impactent de plus en plus souvent le développement des arbres fruitiers. Le projet présent se propose d'utiliser en synergie la variété d'approches dont le LEGI est spécialiste (numérique, expérimentale, théorique) pour comprendre finement les processus de refroidissement à l'œuvre dans les vergers lors d'épisodes de gelées et analyser le mélange turbulent nécessaire pour le contrer.
Les objectifs du projet sont de deux ordres :
• étudier le phénomène de gelées printanières pour mieux comprendre les processus thermodynamiques et aérodynamiques mis en jeu et leur interaction en relief alpin, en situation d'inversion thermique courante lors d'épisodes météorologiques anticycloniques.
• analyser l'efficacité des moyens de lutte mis en œuvre sur le terrain, les modéliser, les évaluer et proposer des solutions alternatives :
◦ valorisation de la topographie alpine et des vents catabatiques associés pour augmenter le mélange turbulent en utilisant des moyens passifs (murets, haies)
◦ génération de nuages de vapeur d'eau pour réduire ou bloquer les échanges radiatifs à la surface
Les approches mises en œuvre pour l'étude sont diverses et complémentaires et s'appuient toutes sur l'expertise du LEGI dans le domaine de la mécanique des fluides appliquée à la géophysique d'une part (équipe MEIGE) et à la modélisation numérique HPC de la turbulence d'autre part (équipe MoST) :
- études in situ des phénomènes de gelées printanières dans les vergers de Savoie
- modélisation numérique 3D HPC des épisodes météorologiques d'intérêt à l'échelle du verger, dans le contexte régional et des processus en configuration idéalisée
- analyse théorique des instabilités hydrodynamiques et thermiques mises en jeu dans les processus de mélange turbulent à l'échelle de la couche de surface en coteau.
Tout en étant fortement ancré dans des activités de recherche fondamentale sur la turbulence, le projet se veut au plus prés d'une problématique sociétale et à ce titre mettra en jeu des collaborations étroites avec différents acteurs de la problématique des gelées printanières :
- arboriculteur de la SCEA des vergers de la Ferme du coteau en Savoie
- réseau de la chambre d'agriculture Mont-Blanc Savoie
Afin de mener à bien ce projet, la partie expérimentale in situ sera prise en charge dans le cadre d'une thèse de doctorat encadrée par un EC et une chercheuse de l'équipe MEIGE du LEGI. C'est l'objet de ce projet de décrire comment la thèse centrée sur l'observation de la turbulence in situ contribuera à une partie du projet de recherche et devrait permettre, d'une part d'améliorer la compréhension des processus en jeu dans l'interaction des vents catabatiques en coteau avec les gelées radiatives dans les vergers, d'autre part de proposer des solutions efficaces et quantifiables pour contrer ces gelées.
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Current climate change is leading to an increase in the frequency and intensity of extreme weather events. Among these, spring frosts are increasingly affecting the development of fruit trees. This project aims to leverage the synergy of the various approaches in which LEGI specializes (numerical, experimental, and theoretical) to gain a detailed understanding of the cooling processes at work in orchards during frost events and to analyze the turbulent mixing required to counteract them.
The project has two main objectives:
• To study the phenomenon of spring frosts in order to better understand the thermodynamic and aerodynamic processes involved and their interaction in alpine terrain, under the thermal inversion conditions commonly observed during anticyclonic weather episodes.
• analyze the effectiveness of the control measures implemented in the field, model them, evaluate them, and propose alternative solutions:
◦ Utilizing the Alpine topography and associated katabatic winds to increase turbulent mixing through passive measures (low walls, hedges)
◦ Generating water vapor clouds to reduce or block radiative exchange at the surface
The approaches used in the study are diverse and complementary, and all draw on LEGI's expertise in the field of fluid mechanics as applied to geophysics (the MEIGE team) and to high-performance computing (HPC) modeling of turbulence (the MoST team):
- In situ studies of spring frost phenomena in orchards in Savoie
- High-performance computing (HPC) 3D numerical modeling of relevant weather events at the orchard scale, within the regional context and under idealized conditions
- Theoretical analysis of hydrodynamic and thermal instabilities involved in turbulent mixing processes at the surface layer scale on hillsides.
While firmly rooted in basic research on turbulence, the project aims to address a societal issue and, as such, will involve close collaboration with various stakeholders concerned with the problem of spring frosts :
• an arborist from the SCEA des Vergers de la Ferme du Coteau in Savoie
• the Mont-Blanc Savoie Chamber of Agriculture network
To carry out this project, the in situ experimental component will be conducted as part of a doctoral thesis supervised by an assistant professor and a researcher from the MEIGE team at LEGI. The purpose of this project is to describe how the thesis, which focuses on in situ observations of turbulence, will contribute to a component of the research project and is expected to: first, improve our understanding of the processes involved in the interaction between downslope winds and radiative frosts in orchards; and second, propose effective and quantifiable solutions to mitigate these frosts.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://www.legi.grenoble-inp.fr/web/spip.php?article2094&lang=en

Financement d'un établissement public Français

Université Grenoble Alpes

105 STEP - Sciences de la Terre de l'Environnement et des Planètes

Le/la doctorant.e recruté.e sur les 3 ans de projet aura une formation en géophysique de l'atmosphère et/ou mécanique des fluides et sera chargé.e de la mise en place, la réalisation et l'analyse des mesures in situ des épisodes de gelées printanières dans les vergers en coteaux de Savoie. Il/elle participera à la recherche et la validation scientifique de solutions contre les gelées.Il/elle aura également une expertise sur les propriétés et processus de turbulence dans les fluides et en particulier en écoulements géophysiques.
The PhD student hired for the three-year project will have a background in atmospheric geophysics and/or fluid mechanics and will be responsible for setting up, conducting, and analyzing in situ measurements of spring frost events in the hillside orchards of Savoie. He or she will participate in the research and scientific validation of solutions to combat frost. He or she will also have expertise in the properties and processes of turbulence in fluids, particularly in geophysical flows.